LLVMCookbook中文版LLVMCookbook交叉編譯將LLVMIR轉(zhuǎn)換為將LLVMbitcode將LLVMbitcode轉(zhuǎn)回為LLVM轉(zhuǎn)換LLVM鏈接LLVM執(zhí)行LLVM使用第2第4自定義LLVM實現(xiàn)一個分析實現(xiàn)一個別名分析使用其他分析第5編寫無用代碼消除編寫內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)換編寫內(nèi)存優(yōu)化合并LLVM其他優(yōu)化第6LLVMIR使用GraphViz可視化LLVMIR合法化優(yōu)化第7實現(xiàn)棧幀多指令使用將LLVMIR轉(zhuǎn)換為使用使用第1LLVM交叉編譯將LLVMIR轉(zhuǎn)換為將LLVMbitcode將LLVMbitcode轉(zhuǎn)回為LLVM轉(zhuǎn)換LLVM鏈接LLVM執(zhí)行LLVM使用言代碼編譯為LLVMIR（IntermediateRepresentation——中間碼）以及如何把它轉(zhuǎn)為其他與其他編譯器（例如GNUCompilerCollection——GCC）不同，LLVM的設計目標是成為在我們開始本節(jié)之前，我們需要知道一點關于匯編碼的知識。的代碼有3種表示形式：內(nèi)存編譯器中的、存于磁盤的bod，以及用戶可讀的匯編碼。MR是基于靜態(tài)單賦值1（cngegnn——）的，并且提供了類型安全性、底層操作性、靈活性，因此能夠清楚表達絕大多數(shù)高級語言。這種表示形式貫穿的各個階段。事實上，M致力于成為一種足夠底層的通用，只有這樣，高級語言的諸多特性才能夠得以實現(xiàn)。同樣，M組織良好，也具備不錯的可讀性。如果你對理解本節(jié)提到的匯編碼有任何疑問，請參考本節(jié)結(jié)尾的另請參閱一節(jié)。$catdefinei32@test1(i32%A)%B=addi32%A,0reti32%Bdefineinternali32@test(i32%X,i32%dead){reti32%Xdefinei32@caller()%A=calli32@test(i32123,i32456)reti32%A$opt–S–instcombinetestfile.ll–o$cat;ModuleID=definei32@test1(i32%A){reti32%Adefineinternali32@test(i32%X,i32%dead){reti32%Xdefinei32@caller()%A=calli32@test(i32123,i32456)reti32%A$opt–S–deadargelimtestfile.ll–o$cat;ModuleID=definei32@test1(i32%A)%B=addi32%A,0reti32%Bdefineinternali32@test(i32%X){reti32%Xdefinei32@caller()%A=calli32@test(i32123)reti32%A在前面的代碼中，我們可以看到，第1個命令運行instcombinePass，會將指令合并，因此%Baddi32%A0;reti32%B被優(yōu)化為reti32%A，并且沒有改變原來的代碼，而是產(chǎn)在第2個樣例中，運行deadargelimpass，對第一個函數(shù)沒有任何影響，但優(yōu)化對第2個函數(shù)小，而Pass之間的依賴信息由LLVMPass管理器（PassManager）來統(tǒng)一管理，在Pass運行件。圖中，PassA中PassA.o引用了LLVMPasses.a，而自定義的Pass中MyPass.oObject文件與優(yōu)化器相似，LLVM代碼生成器（codegenerator）也采用了模塊的設計理念，它將代碼交叉編譯所謂交叉編譯，指的是我們能夠在一個平臺（例如x86）編譯并構(gòu)建二進制文件，而在另一個平臺（例如）運行。編譯二進制文件的機器稱為主機（ho），進制文件的平臺我們稱為目標平臺（g）。為相同平臺（主機與目標機器相同）編譯代碼我們稱為本機編譯（nveb），而當主機與目標機器為不同平臺時編譯代碼則稱為交叉編譯（oop）。在此之前你需要為系統(tǒng)（主機平臺）安裝以下包（程序installllvmonyourhost--DCMAKE_INSTALL_PREFIX=<工具鏈安裝目錄（可選-DLLVM_TABLEGEN=<已安裝的LLVM工具鏈目錄>/llvm--DCLANG_TABLEGEN=<已安裝的LLVM工具鏈目錄>/clang--DLLVM_DEFAULT_TARGET_TRIPLE=arm-linux----DCMAKE_CXX_FLAGS='-targetarmv7a-linux-gnueabihf-mcpu=cortex-a9-I/usr/arm-$cmake-GNinja<LLVM源碼目錄><上面的選項$CC='clang'CXX='clang++'cmake-GNinja<源碼目錄><上面的選項$$ninjasysroot[1]關代碼（position-independentcode——PIC）生成過程中的絕對地址重定向，這時候可以[1]sysroot：通常指的是系統(tǒng)的根目錄，例如Linux系統(tǒng)的根目錄為。有時我們可以通過將C源碼轉(zhuǎn)換為LLVM本節(jié)將使用C語言前端——Clang，把C語言源碼轉(zhuǎn)換為LLVMIR$catmultiply.cintmult(){inta=5;intb=3;intc=a*b;returnc;使用以下命令來將C語言代碼轉(zhuǎn)換成LLVM$clang-emit-llvm-Smultiply.c-o生成如下的LLVM$cat;ModuleID=targetdatalayout="e-m:e-i64:64-f80:128-n8:16:32:64-S128"targettriple="x86_64-unknown-linux-gnu";FunctionAttrs:nounwinduwtabledefinei32@mult()#0{%a=allocai32,align%b=allocai32,align%c=allocai32,align4storei325,i32*%a,align4storei323,i32*%b,align%1=loadi32*%a,align%2=loadi32*%b,align%3=mulnswi32%1,storei32%3,i32*%c,align%4=loadi32*%c,align4reti32%4$clang-cc1-emit-llvmtestfile.c-o將C語言代碼編譯為LLVMIR的過程從詞法分析開始——將C語言源碼分解成token流，每在語言的CFG（ContextFreeGrammar，上下文無關文法）的指導下將token流組織成在第2章中，我們將會看到詞法分析、語法分析和代碼生成的工作原理。關于LLVM將LLVMIR轉(zhuǎn)換為本節(jié)將介紹如何從LLVMIR來生成bitcode。LLVMbitcode（也稱為字節(jié)碼——bytecode）由兩部分組成：位流（bitstream，可類比字節(jié)流），以及將LLVMIR編碼成位流的編碼格首先創(chuàng)建LLVMIR代碼作為llvm-as$catdefinei32@mult(i32%a,i32%b)#0%1=mulnswi32%a,%breti32%1llvm-astest.ll–ollvm-as即是LLVM的匯編器。它會將LLVMIR轉(zhuǎn)為bitcode（就像把普通的匯編碼轉(zhuǎn)成可執(zhí)為了把M轉(zhuǎn)為bod，我們引入了區(qū)塊（bok）和記錄（od）的概念。區(qū)塊表示位流的區(qū)域，例如一個函數(shù)體、符號表等。每個區(qū)塊的內(nèi)容都對應一個特定的，例如M中函數(shù)體的是12。記錄由一個記錄碼和一個整數(shù)值組成，它們描述了在指令、全局變量描述符、類型描述中的實體。LLVMIR的bitcode文件由一個簡單的封裝結(jié)構(gòu)封裝。結(jié)構(gòu)包括一個描述文件段落偏移量將LLVMbitcode本節(jié)介紹如何將LLVMbitcode前一節(jié)創(chuàng)建的test.bcbitcode文件可作為llc的輸入，通過以下命令可把LLVMbitcode轉(zhuǎn)換$llctest.bc–o$cat.file.globl.align16,.type ##BB#0:Pushq.cfi_def_cfa_offset.cfi_offset%rbp,-16movq%rsp,%rbp.cfi_def_cfa_register%rbpimull%esi,%edimovl%edi,%eaxpopq%rbp.sizemult,.Ltmp3-$clang-Stest.bc-otest.s–fomit-frame- #使用Clangmcpu=cpu參數(shù)則可以指定其CPU，而-regallocbasicgreedy/fast/pbqp則可以指定寄存器將LLVMbitcode轉(zhuǎn)回為LLVM本節(jié)介紹如何通過反匯編工具llvm-dis把LLVMbitcode轉(zhuǎn)回為LLVMIR$llvm-distest.bc–o查看其生成的LLVM|$cat;ModuleID=definei32@mult(i32%a,i32%b)#0%1=mulnswi32%a,%breti32%1llvm-dis命令即是LLVM反匯編器，它使用LLVMbitcode文件作為輸入，輸出LLVMIR。轉(zhuǎn)換LLVM$opt–passnameinput.ll–o為輸入，創(chuàng)建等價的LLVMIR：$catmultiply.cintmult(){inta=5;intb=3;intc=a*b;returnc;$clang-emit-llvm-Smultiply.c-o$cat;ModuleID=targetdatalayout="e-m:e-i64:64-f80:128-n8:16:32:64-S128"targettriple="x86_64-unknown-linux-gnu";FunctionAttrs:nounwinduwtabledefinei32@mult()#0{%a=allocai32,align%b=allocai32,align%c=allocai32,align4storei325,i32*%a,align4storei323,i32*%b,align%1=loadi32*%a,align%2=loadi32*%b,align%3=mulnswi32%1,storei32%3,i32*%c,align%4=loadi32*%c,align4reti32%4$opt-mem2reg-Smultiply.ll-o$cat;ModuleID=targetdatalayout="e-m:e-i64:64-f80:128-n8:16:32:64-S128"targettriple="x86_64-unknown-linux-gnu";FunctionAttrs:nounwinduwtabledefinei32@mult(i32%a,i32%b)#0{%1=mulnswi32%a,%breti32%1gvn為了弄明白C語言代碼是如何映射到LLVMIR的，你可以在將C代碼轉(zhuǎn)換為IR之后（在“將C源碼轉(zhuǎn)換為LLVM匯編碼”一節(jié)提到），運行mem2regPass，它會幫助你明白C指令是如鏈接LLVM$cattest1.cintfunc(inta){a=a*2;return$cattest2.cexternintfunc(inta);intmain(){intnum=5;num=func(num);printf("numberis%d\n",num);returnnum;$clang-emit-llvm-Stest1.c-o$clang-emit-llvm-Stest2.c-o$llvm-astest1.ll-o$llvm-astest2.ll-o通過如下方式使用llvm-link命令鏈接兩個LLVMbitcode$llvm-linktest1.bctest2.bc–o執(zhí)行LLVM本節(jié)介紹如何執(zhí)行之前得到的LLVMbitcode你需要先安裝lli工具，用它來執(zhí)行LLVMbitcode|$llioutput.bcnumberis10這個樣例中輸出結(jié)果是“numberis10”，這就是由之前章節(jié)中的test1.c和test2.c鏈接得到的lli工具命令執(zhí)行LLVMbitcode格式程序，它使用LLVMbitcode格式作為輸入并且使用即時使用C語言前端——創(chuàng)建一個C語言的helloworld，文件名是$cattest.cintmain(){printf("helloworld\n");return0;}$clang$./a.outhelloworld$cattest.c#defineMAX100voidfunc(){inta[MAX];$clangtest.c-E#1"test.c"#1"<built-in>"#1"<built-in>"#308"<built-in>"#1"<commandline>"#1"<built-in>"#1"test.c"2voidfunc(){inta[100];|$clang-cc1test.c-ast-TranslationUnitDecl0x3f72c50<<invalidsloc>><invalid|-TypedefDecl0x3f73148<<invalidsloc>><invalidsloc>int128_t'|-TypedefDecl0x3f731a8<<invalidsloc>><invalidsloc>uint128_t'unsigned|-TypedefDecl0x3f73518<<invalidsloc>><invalidsloc>builtin_va_list'va_list_tag`-FunctionDecl0x3f735b8<test.c:3:1,line:5:1>line:3:6func'void()'`-CompoundStmt0x3f73790<col:13,`-DeclStmt0x3f73778<line:4:1,`-VarDecl0x3f73718<col:1,col:10>col:5a'int|$clangtest.c-S-emit-llvm-o|;ModuleID=|targetdatalayout="e-m:e-i64:64-f80:128-n8:16:32:64-|targettriple="x86_64-unknown-linux-|;FunctionAttrs:nounwind|definevoid@func()#0|%a=alloca[100xi32],align|ret為了得到用于相同test.c測試碼的機器碼，需要給Clang傳遞-S參數(shù)。如果你使用了-o參|$clang-Stest.c-o .file .globl .align16, .type # |# pushq .cfi_def_cfa_offset .cfi_offset%rbp,- %rsp, .cfi_def_cfa_register func,.Ltmp3- 在只使用-S參數(shù)的情況下，編譯器會在代碼生成的過程中產(chǎn)生機器碼。這里使用了-o參使用GO|$cat|package|import|funcmain()|fmt.Println("Test$llgo-dump;ModuleID=targetdatalayout="e-p:64:64:64..."targettriple="x86_64-unknown-linux"%0=type{i8*,i8*llgo編譯器是Go語言的前端，它用test.go程序作為輸入，輸出LLVMIR關于llgo的源碼下載及安裝步驟，請參見/go-llvmllgo使用你需要GCC4.5及以上版本，目標機器為x86-32/x86-64以及ARM處理器。當然，也需要下創(chuàng)建一個簡單的helloworld$cattestprog.cintmain(){printf("hello$gcctestprog.c-S-O1-o.file".string"Hello.globl.typemain,@functionsubq$8,%rspmovl$.LC0,%edicallputsmovl$0,%eaxaddq$8,%rsp.sizemain,.-$gcctestprog.c-S-O1-o--.file"#Startoffilescopeinline.ident"GCC:(GNU)4.5.020090928(experimental)LLVM:#Endoffilescopeinline.align.globl.typemain,@functionsubq$8,%rspmovl$.L.str,%edicallputsxorl%eax,%eaxaddq$8,%rsp.sizemain,.-.type.asciz“Hello.size.L.str,.section.note.GNU-第2詞法分析器和語法分析器，以及使用前端從AST（AbstractSyntaxTree）生成IR代碼。定義TOYHandSide——LHS），終結(jié)符號[2]（terminal-symbol）和非終結(jié)符的組合在右邊（RightHandSide——RHS）；當遇到一個LHS，就會根據(jù)推導規(guī)則生成與之對應的RHS。numeric_expr:=paran_expr:='('expression:=:=identifier'('expr_list:=:=expression(','primary:=expression:=primarybinoprhs:=(binoperatorprimary)*binoperators:='+'/'-'/'*'/'/'func_decl:=identifier'('identifier_list')'identifier_list:=(empty):=function_defn:='def'func_decltoplevel_expr:=deffoo(x,y)x+y*16詞法分析往往是編譯程序的第一步。詞法分析器把程序代碼的輸入流切分成okn，而語法分析器則接受這些okn并把okn流構(gòu)建成（抽象語法樹）。通常來說，被解析成okn的語言是基于上下文無關語法1的。一個okn可以是一個字符串，由一個或多個同一范疇的字符組成。對輸入字符流構(gòu)建成okn的過程稱為符號化（oknon）。為了把輸入的字符分組成okn，還需要有特定的定界符。對于詞法分析來說，有自動化的詞法分析工具來完成這個工作，比如。而我們接下來展示的語言來手動實現(xiàn)的。$vim$vimenumToken_Type{EOF_TOKEN=0,staticintstaticstd::stringstaticintget_token(){staticintLastChar='';LastChar=fgetc(file);if(isalpha(LastChar)){Identifier_string=LastChar;while(isalnum((LastChar=fgetc(file))))Identifier_string+=LastChar;if(Identifier_string=="def")returnDEF_TOKEN;returnif(isdigit(LastChar)){std::stringNumStr;do{NumStr+=LastChar;LastChar=}Numeric_Val=strtod(NumStr.c_str(),0);returnNUMERIC_TOKEN;if(LastChar=='#')doLastChar=fgetc(file);while(LastChar!=EOF&&LastChar!='\n'&&LastChar!='\r');if(LastChar!=EOF)returnif(LastChar==EOF)returnintThisChar=LastChar;LastChar=fgetc(file);returnThisChar;deffoo(x,y)x+y*16上下文無關語法：Context-FreeGrammar（CFG），X>=Y，X可以被Y替換，而無須考慮X的上下文，在這里X是一個非終結(jié)符。與之對應的是上下文相關語法，aXYbXZ，在不同的推導規(guī)則中X具有不同的語義，因此稱之為上下文相關語法。——在生成之時，我們需要運行詞法分析器來得到okn。我們即將要解析的語言由表達達式等。$vimclassBaseAST{public:virtualclassVariableAST:publicBaseAST{std::stringVar_Name;//定義stringVariableAST(std::string&name):Var_Name(name)//變量ASTclassNumericAST:publicBaseAST{intnumeric_val;publicNumericAST(intval):numeric_val(val)ClassBinaryAST:publicBaseASTstd::stringBin_Operator;//用于存儲二元運算符的stringBaseAST*LHS,*RHS;//用于存儲一個二元表達式的LHS和RHS//由于LHS和RHS二元操作可以是任何類型，因此用BaseASTBinaryAST(std::stringop,BaseAST*lhs,BaseAST*rhs):Bin_Operator(op),LHS(lhs),RHS(rhs){}//初始化二元運算符、二元表達式的LHS和classFunctionDeclAST{std::stringFunc_Name;std::vector<std::string>Arguments;FunctionDeclAST(conststd::string&name,conststd::vector<std::string>&args):Func_Name(name),Arguments(args)classFunctionDefnAST{FunctionDeclAST*Func_Decl;BaseAST*Body;FunctionDefnAST(FunctionDeclAST*proto,BaseAST*body):Func_Decl(proto),Body(body){}classFunctionCallAST:publicBaseAST{std::stringFunction_Callee;std::vector<BaseAST*>Function_Arguments;FunctionCallAST(conststd::string&callee,std::vector<BaseAST*>Function_Callee(callee),Function_Arguments(args)分析器的樣例。關于Clang使用的C++AST結(jié)構(gòu)的詳細信息，請參見語法分析器（p）根據(jù)語言的語法規(guī)則來解析代碼，解析階段決定了輸入的代碼是否能夠根據(jù)既定的語法組成okn流1。在此階段會構(gòu)造出一棵解析樹，而語法分析器則會定義一些函數(shù)來把代碼組織成一種被稱為下降的解析技術自頂向下解析，并用相互遞歸的函數(shù)構(gòu)建。$vimstaticintstaticvoidnext_token(){Current_token=get_token();staticBaseAST*Base_Parser(){switch(Current_token){default:returncaseIDENTIFIER_TOKEN:returnidentifier_parser();caseNUMERIC_TOKEN:returnnumeric_parser();case'(':return[1]原文為astringoftokens，譯者認為原文可能存在錯誤，應為astreamoftokens，故根據(jù)$vistaticBaseAST*numeric_parser()BaseAST*Result=newNumericAST(Numeric_Val);returnstaticBaseAST*identifier_parser(){std::stringIdName=Identifier_string;if(Current_token!='(')returnnewVariableAST(IdName);std::vector<BaseAST*>Args;if(Current_token!=')'){while(1)BaseAST*Arg=expression_parser();if(!Arg)return0;if(Current_token==')')if(Current_token!=',')return0;returnnewFunctionCallAST(IdName,staticFunctionDeclAST*func_decl_parser(){if(Current_token!=IDENTIFIER_TOKEN)return0;std::stringFnName=Identifier_string;if(Current_token!='(')return0;std::vector<std::string>Function_Argument_Names;while(next_token()==IDENTIFIER_TOKEN)if(Current_token!=')')return0;returnnewFunctionDeclAST(FnName,staticFunctionDefnAST*func_defn_parser(){FunctionDeclAST*Decl=func_decl_parser();if(Decl==0)return0;if(BaseAST*Body=expression_parser())returnnewFunctionDefnAST(Decl,Body);return0;staticBaseAST*expression_parser(){BaseAST*LHS=Base_Parser();if(!LHS)return0;returnbinary_op_parser(0,$vistaticstd::map<char,-<+</<staticvoidinit_precedence(){Operator_Precedence['-']=Operator_Precedence['+']=Operator_Precedence['/']=Operator_Precedence['*']=staticintgetBinOpPrecedence(){return-intTokPrec=Operator_Precedence[Current_token];if(TokPrec<=0)return-1;returnstaticBaseAST*binary_op_parser(intOld_Prec,BaseAST*LHS)while(1)intOperator_Prec=getBinOpPrecedence();if(Operator_Prec<Old_Prec)returnintBinOp=Current_token;BaseAST*RHS=Base_Parser();if(!RHS)return0;intNext_Prec=getBinOpPrecedence();if(Operator_Prec<Next_Prec){RHS=binary_op_parser(Operator_Prec+1,RHS);if(RHS==0)return0;LHS=newBinaryAST(std::to_string(BinOp),LHS,staticBaseAST*paran_parser(){BaseAST*V=expression_parser();if(!V)return0;if(Current_token!=')')return0;returnstaticvoidHandleDefn()if(FunctionDefnAST*F=func_defn_parser()){if(Function*LF=F->Codegen()){elsestaticvoidHandleTopExpression(){if(FunctionDefnAST*F=top_level_parser()){if(Function*LF=F->Codegen())else見/doxygen/classclang_1_1Parser.html。$vistaticvoidDriver(){while(1){switch(Current_token){caseEOF_TOKEN:return;case';':next_token();caseDEF_TOKEN:HandleDefn();break;default:HandleTopExpression();break;intmain(intargc,char*argv[]){LLVMContext&Context=getGlobalContext();file=fopen(argv[1],"r");if(file==0){printf("CouldnotopenModule_Ob=newModule("mycompiler",Context);return0;對TOY$clang++toy.cpp-O3-o$catexampledeffoo(x,y)x+y*16$./toy編譯器會以讀模式打開xp文件，并且將單詞組織成okn流。如果遇到d關鍵字即返回_，然后調(diào)用ndn函數(shù)，它會存儲函數(shù)名和參數(shù)。程序會遞歸地檢查okn的類型，然后調(diào)用特定的okn處理函數(shù)，把信息存儲在各自的中。理，請參見/docs/tutorial/LangImpl2.html#parser-basics。為每個AST類定義IR現(xiàn)在所有必要信息都存儲于AST這一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，下一階段即是從AST生成LLVMIR。在的LLVMIR。為了生成LLVMIR，我們需要在每個AST類定義一個CodeGen虛函數(shù)（AST類在前面的$viclassBaseASTvirtualValue*Codegen()=classNumericAST:publicBaseASTvirtualValue*classVariableAST:publicBaseASTvirtualValue*這一函數(shù)返回值是LLVMValue對象，它表示了靜態(tài)單賦值（SSA）對象。在Codegen過程staticModulestaticIRBuilder<>Builder(getGlobalContext());staticstd::map<std::string,Value*>Named_Values;Builder對象幫助生成LLVMIR并且記錄程序的當前點，以插入LLVMNamed_Valuesmap對象記錄當前作用域中的所有已定義值，充當符號表的功能。對我們?yōu)楸磉_式生成IR為了實現(xiàn)TOY語言的LLVMIR$viValue*NumericAST::Codegen()returnConstantInt::get(Type::getInt32Ty(getGlobalContext()),Value*VariableAST::Codegen(){Value*V=Named_Values[Var_Name];returnV?V:0;Value*BinaryAST::Codegen(){Value*L=LHS->Codegen();Value*R=RHS->Codegen();if(L==0||R==0)return0;switch(atoi(Bin_Operator.c_str()))case'+':returnBuilder.CreateAdd(L,R,"addtmp");case'-':returnBuilder.CreateSub(L,R,"subtmp");case'*':returnBuilder.CreateMul(L,R,"multmp");case'/':returnBuilder.CreateUDiv(L,R,"divtmp");default:return0;為函數(shù)生成IRValue*FunctionCallAST::Codegen(){Function*CalleeF=for(unsignedi=0,e=Function_Arguments.size();i!=e;++i){if(ArgsV.back()==0)return0;returnBuilder.CreateCall(CalleeF,ArgsV,Function*FunctionDeclAST::Codegen(){std::vector<Type*>Integers(Arguments.size(),Type::getInt32Ty(geFunctionType*FT=FunctionType::get(Type::getInt32Ty(getGlobalContext()),Integers,false);Function*F=Function::Create(FT,Function::ExternalLinkage,Func_Name,Module_Ob);if(F->getName()!=Func_Name){F=Module_Ob-if(!F->empty())returnif(F->arg_size()!=Arguments.size())returnunsignedIdx=for(Function::arg_iteratorArg_It=F->arg_begin();Idx!=Arguments.size();++Arg_It,++Idx){Named_Values[Arguments[Idx]]=Arg_It;returnFunction*FunctionDefnAST::Codegen(){Function*TheFunction=Func_Decl->Codegen();if(TheFunction==0)return0;BasicBlock*BB=BasicBlock::Create(getGlobalContext(),"entry",if(Value*RetVal=Body->Codegen()){returnTheFunction;return0;好了，LLVMIR已經(jīng)準備好了！這些Codegen()函數(shù)會被解析頂層表達式的包裝函數(shù)調(diào)staticvoidHandleDefn()if(FunctionDefnAST*F=func_defn_parser()){if(Function*LF=F->Codegen()){elsestaticvoidHandleTopExpression(){if(FunctionDefnAST*F=top_level_parser()){if(Function*LF=F->Codegen())else所以，在成功解析之后，相應的Codegen()函數(shù)會被調(diào)用以生成LLVMIR。而dump()函數(shù)llvm-config--cxxflags--ldflags--system-libs--libs$clang++-O3toy.cpp`llvm-config--cxxflags--ldflags--system-libs--libs當toy編譯器在example程序上運行的時候，它會生成如下的LLVM$./toydefinei32@foo(i32%x,i32%y){%multmp=muli32%y,%addtmp=addi32%x,%multmpreti32%addtmp$catexample2foo(5,6);會得到如下的LLVM$./toyexample2definei32@1(){%calltmp=calli32@foo(i325,i326)reti32%calltmp增加IRstaticFunctionPassManagerFunctionPassManagerGlobal_FP=&My_FP;Function*FunctionDefnAST::Codegen(){Function*TheFunction=Func_Decl->Codegen();if(!TheFunction)return0;BasicBlock*BB=BasicBlock::Create(getGlobalContext(),"entry",if(Value*Return_Value=Body->Codegen()){return0;第3擴展前端并增加JITAST，實現(xiàn)了語法分析器，并且為語言生成了LLVMIR代碼。另外，我們也展示了如何在處理條件控制結(jié)構(gòu)——if/then/elseifx<2thenx+yx-ystaticvoidinit_precedence(){Operator_Precedence['<']=Value*BinaryAST::Codegen()case'<'L=Builder.CreateICmpULT(L,R,returnBuilder.CreateZExt(L,現(xiàn)在，LLVMIR將生成一個比較指令及布爾指令作為比較結(jié)果，而比較結(jié)果則會決定程enumstaticintget_token()if(Identifier_string=="def")returnDEF_TOKEN;if(Identifier_string=="if")returnIF_TOKEN;if(Identifier_string=="then")returnTHEN_TOKEN;if(Identifier_string=="else")returnclassExprIfAST:publicBaseAST{BaseAST*Cond,*Then,*Else;ExprIfAST(BaseAST*cond,BaseAST*then,BaseAST*:Cond(cond),Then(then),Else(else_st){}Value*Codegen()override;staticBaseAST*If_parser(){BaseAST*Cond=expression_parser();if(!Cond)returnif(Current_token!=THEN_TOKEN)return0;BaseAST*Then=expression_parser();if(Then==0)returnIf(Current_token!=ELSE_TOKEN)return0;BaseAST*Else=expression_parser();if(!Else)returnreturnnewExprIfAST(Cond,Then,解析邏輯倒是很簡單：首先查找iftoken，以及解析緊隨其后的條件表達式。之后是標識thentoken，以及解析true條件表達式；最后是查找elsetoken和解析false條件表達式。staticBaseAST*Base_Parser(){switch(Current_token){caseIF_TOKEN:returnLLVMIR了，讓我們來定義Codegen()Value*ExprIfAST::Codegen(){Value*Condtn=Cond->Codegen();if(Condtn==0)returnCondtn=Condtn,Builder.getInt32(0),Function*TheFunc=Builder.GetInsertBlock()-BasicBlock*ThenBBBasicBlock::Create(getGlobalContext(),"then",TheFunc);BasicBlock*ElseBB=BasicBlock::Create(getGlobalContext(),BasicBlock*MergeBB=BasicBlock::Create(getGlobalContext(),Builder.CreateCondBr(Condtn,ThenBB,ElseBB);Value*ThenVal=Then->Codegen();if(ThenVal==0)returnThenBB=Value*ElseVal=Else->Codegen();if(ElseVal==0)returnElseBB=TheFunc-PHINode*Phi=Builder.CreatePHI(Type::getInt32Ty(getGlobalContext()),2,"iftmp");Phi->addIncoming(ThenVal,ThenBB);Phi->addIncoming(ElseVal,ElseBB);returnPhi;$g++-gtoy.cpp`llvm-config--cxxflags--ldflags--system-libs--libscore`-O3-otoy$videfifx<3thenfib(x-1)+fib(x-$./toy;ModuleID='mytargetdatalayout="e-m:e-p:32:32-f64:32:64-f80:32-n8:16:32-definei32@fib(i32%x){%cmptmp=icmpulti32%x,bri1%cmptmp,label%ifcont,label ;preds=%subtmp=addi32%x,-%calltmp=calli32@fib(i32%subtmp1=addi32%x,-%calltmp2=calli32@fib(i32%addtmp=addi32%calltmp2,%calltmpbrlabel%ifcont ;preds=%iftmp=phii32[%addtmp,%else],[1,%entry]reti32%iftmp解析器會識別hn結(jié)構(gòu)以及根據(jù)條件真假執(zhí)行的相應語句，將數(shù)據(jù)存儲于中，以構(gòu)建。之后代碼生成器會把轉(zhuǎn)成M，條件語句隨之生成。無論條件為真還是假，都會生成關于Clang如何處理C++語言的ifelse語句的一些具體樣例，請參見fori=1,i<n,1inx+y;初始化表達式是i1，終止條件是in，第1行代碼表示i以1的東西叫PHI節(jié)點，它會選擇來自不同分支的i，因為我們的IR是SSA（singlestatic基本塊（兩條不同的路徑），為了在SSA形式的LLVMIR中表達這種分支情況，需要用%i=phii32[1,%entry],[%nextvar,%loop有循環(huán)變量的AST數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以及定義語法分析器和Codegen()函數(shù)來生成LLVMIR：enumToken_Typestaticintget_token()if(Identifier_string==returnif(Identifier_string=="for")returnFOR_TOKEN;if(Identifier_string=="in")returnIN_TOKEN;classExprForAST:publicBaseAST{std::stringVar_Name;BaseAST*Start,*End,*Step,ExprForAST(conststd::string&varname,BaseAST*start,BaseAST*step,BaseAST:Var_Name(varname),Start(start),End(end),Step(step),Body(body){}Value*Codegen()staticBaseAST*For_parser(){if(Current_token!=IDENTIFIER_TOKEN)return0;std::stringIdName=Identifier_string;if(Current_token!='=')return0;BaseAST*Start=expression_parser();if(Start==0)returnif(Current_token!=',')return0;BaseAST*End=expression_parser();if(End==0)returnBaseAST*Step=if(Current_token==','){Step=expression_parser();if(Step==0)returnif(Current_token!=IN_TOKEN)return0;BaseAST*Body=expression_parser();if(Body==0)returnreturnnewExprForAST(IdName,Start,End,Step,再定義Codegen()函數(shù)生成LLVMValue*ExprForAST::Codegen()Value*StartVal=Start->Codegen();if(StartVal==0)returnFunction*TheFunction=Builder.GetInsertBlock()->getParent();BasicBlock*PreheaderBB=Builder.GetInsertBlock();BasicBlock*LoopBB=BasicBlock::Create(getGlobalContext(),"loop",TheFunction);PHINode*Variable=Builder.CreatePHI(Type::getInt32Ty(getGlobalContext()),2,Var_Name.c_str());Variable->addIncoming(StartVal,Value*OldVal=Named_Values[Var_Name];Named_Values[Var_Name]=Variable;if(Body->Codegen()==0)return0;Value*StepVal;if(Step){StepVal=Step->Codegen();if(StepVal==0)return}elseStepVal=ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(getGlobalContext()),1);Value*NextVar=Builder.CreateAdd(Variable,StepVal,Value*EndCond=End->Codegen();if(EndCond==0)returnEndCond=EndCond,ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(getGlobalContext()),0),"loopcond");BasicBlock*LoopEndBB=Builder.GetInsertBlock();BasicBlock*AfterBB=BasicBlock::Create(getGlobalContext(),Builder.CreateCondBr(EndCond,LoopBB,AfterBB);Variable->addIncoming(NextVar,if(OldVal)Named_Values[Var_Name]=OldVal;returnConstant::getNullValue(Type::getInt32Ty(getGlobalConte$g++-gtoy.cpp`llvm-config--cxxflags--ldflags--system-libs--libscore`-O3-otoy$videfprintstar(nfori=1,i<n,1.0inx+1$./toy前面的for循環(huán)代碼會生成以下的LLVM;ModuleID=‘mytargetdatalayout=“e-m:e-p:32:32-f64:32:64-f80:32-n8:16:32-definei32@printstar(i32%n,i32%x){brlabel%i=phii32[1,%entry],[%nextvar,%nextvar=addi32%i,%cmptmp=icmpulti32%i,bri1%cmptmp,label%loop,labelReti320體。然后它會像之前做的那樣，把塊轉(zhuǎn)成LLVMIR。|（邏輯或運算符）TOY|defbinary|(LHSRHS)ifLHSthenelseifRHSthenenumToken_Typestaticintget_token()if(Identifier_string=="in")returnif(Identifier_string=="binary")returnclassFunctionDeclAST{std::stringFunc_Name;std::vector<std::string>Arguments;boolisOperator;unsignedPrecedence;FunctionDeclAST(conststd::string&name,conststd::vector<std::string>&args,boolisoperator=false,unsignedprec=:Func_Name(name),Arguments(args),isOperator(isoperator),Precedence(prec){}boolisUnaryOp()const{returnisOperator&&==1;boolisBinaryOp()const{returnisOperator&&==2;chargetOperatorName()const{assert(isUnaryOp()||isBinaryOp());returnFunc_Name[Func_Name.size()-1];unsignedgetBinaryPrecedence()const{returnFunctionstaticFunctionDeclAST*func_decl_parser(){std::stringFnName;unsignedKind=unsignedBinaryPrecedence=switch(Current_token){returncaseFnName=Identifier_string;Kind=0;caseUNARY_TOKEN:if(!isascii(Current_token))return0;FnName=FnName+=(char)Current_token;Kind=1;caseif(!isascii(Current_token))return0;FnName=FnName+=(char)Current_token;Kind=2;if(Current_token==NUMERIC_TOKEN)if(Numeric_Val<1||Numeric_Val>100)return0;BinaryPrecedence=(unsigned)Numeric_Val;if(Current_token!='(')return0;std::vector<std::string>Function_Argument_Names;while(next_token()==IDENTIFIER_TOKEN)if(Current_token!=')')return0;if(Kind&&Function_Argument_Names.size()!=Kind)return0;returnnewFunctionDeclAST(FnName,Function_Argument_Names,Kind!=0,BinaryPrecedence);Value*BinaryAST::Codegen(){Value*L=LHS->Codegen();Value*R=RHS->Codegen();switch(Bin_Operator){case'+':returnBuilder.CreateAdd(L,R,"addtmp");case'-':returnBuilder.CreateSub(L,R,"subtmp");case'*':returnBuilder.CreateMul(L,R,"multmp");case'/':returnBuilder.CreateUDiv(L,R,"divtmp");case'<':L=Builder.CreateICmpULT(L,R,returnBuilder.CreateUIToFP(L,Type::getIntTy(getGlobalContext()),defaultFunction*F=TheModule->getFunction(std::string("binary")+Op);Value*Ops[2]={L,R};returnBuilder.CreateCall(F,Ops,Function*FunctionDefnAST::Codegen(){Function*TheFunction=Func_Decl->Codegen();if(!TheFunction)return0;if(Func_Decl-Operator_Precedence[Func_Decl->getOperatorName()]=Func_BasicBlock*BB=BasicBlock::Create(getGlobalContext(),"entry",if(Value*Return_Value=Body->Codegen()){$g++-gtoy.cpp`llvm-config--cxxflags--ldflags--system-libs--libscore`-O3-otoy$videfbinary|5(LHSRHS)ifLHSthenelseifRHSthen$./toyexampleoutput:;ModuleID='mytargetdatalayout="e-m:e-p:32:32-f64:32:64-f80:32-n8:16:32-S128"definei32@"binary|"(i32%LHS,i32%RHS){%ifcond=icmpeqi32%LHS,%ifcond1=icmpeqi32%RHS,%.=selecti1%ifcond1,i320,i32%iftmp5=selecti1%ifcond,i32%.,i321reti32%iftmp5defunary!(v)ifvthen如果變量v的值是真，則返回0，否則返回1首先在toy.cpp文件中為一元運算符定義enumenumToken_Type然后識別一元運算符字符串，返回staticintget_token()if(Identifier_string=="in")returnif(Identifier_string=="binary")returnBINARY_TOKEN;if(Identifier_string=="unary")returnUNARY_TOKEN;接著為一元運算符定義classExprUnaryAST:publicBaseAST{charOpcode;BaseAST*Operand;ExprUnaryAST(charopcode,BaseAST:Opcode(opcode),Operand(operand)virtualValuestaticBaseAST*unary_parser()if(!isascii(Current_token)||Current_token=='('||Current_token==',')returnBase_Parser();intOp=Current_token;if(ExprAST*Operand=unary_parser())returnnewExprUnaryAST(Opc,Operand);returnstaticBaseAST*binary_op_parser(intOld_Prec,BaseAST*LHS)while(1)intOperator_Prec=if(Operator_Prec<Old_Prec)returnLHS;intBinOp=Current_token;BaseAST*RHS=unary_parser();if(!RHS)returnintNext_Prec=getBinOpPrecedence();if(Operator_Prec<Next_Prec){RHS=binary_op_parser(Operator_Prec+1,RHS);if(RHS==0)returnLHS=newBinaryAST(std::to_string(BinOp),LHS,staticBaseAST*expression_parser(){BaseAST*LHS=unary_parser();ifreturnreturnbinary_op_parser(0,staticFunctionDeclAST*func_decl_parser(){std::stringFunction_Name=Identifier_string;unsignedKind=0;unsignedBinaryPrecedence=30;switch(Current_token){return0;caseFunction_Name=Identifier_string;Kind=0;caseUNARY_TOKEN:if(!isascii(Current_token))Function_Name="unary";Function_Name+=(char)Current_token;Kind=1;caseif(!isascii(Current_token))return0;Function_Name="binary";Function_Name+=(char)Current_token;Kind=2;if(Current_token==NUMERIC_TOKEN)if(Numeric_Val<1||Numeric_Val>100)return0;BinaryPrecedence=(unsigned)Numeric_Val;if(Current_token!='('){printf("errorinfunctiondeclaration");return0;std::vector<std::string>Function_Argument_Names;while(next_token()==IDENTIFIE