LLVM
LLVM
什么是LLVM？
官网：https://llvm.org/
The LLVM Project is a collection of modular and reusable compiler and toolchain technologies.
LLVM项目是模块化，可重用的编译器与及工具链技术的技术
美国计算协会(ACM)将其2012年软件系统奖项颁给了LLVM，之前曾经获得此奖项的软件和技术包括：Java，Apache，Mosaic，the World Wide Web,Smalltalk,UNIX,Eclipse等等
传统的编译器架构
传统编译器
Frontend：前端
词法分析，语法分析，语义分析，生成中间代码
Optimizer：优化器
中间代码优化
Backend：后端
生成机器码
LLVM架构
LLVM架构
不同的前端后端使用统一的中间代码LVM Intermediate Repressentation(LLVM IR)；
如果需要支持一种新的变成语言，那额只需要实现一个新的前端；
如果需要支持一种新的硬件设备，那额只需要实现一个新的后端；
优化阶段是一个通用的极端，它针对的是统一的LLVM IR，不论是支持新的变成语言，还是支持新的硬件设备，都不需要对优化阶段做修改；
相比之下，GCC的前端和后端没分得太开，前端后端耦合在一起，所以GCC为了支持一门新的语言或者为了支持一个新的目标平台，就变得特别困难；
LLVM现在被作为实现各种静态和运行时编译语言的通用基础结构（GCC家族，Java，.NET,Python,Ruby,Scheme,Haskell,D等)
Clang
什么是Clang？
LLVM项目的一个子项目；
基于LLVM架构的C/C++/Objective-C编译器前端；(官网:http://clang/llvm.org)
相比于GCC，Clang具有如下优点
编译速度快，在某些平台上，Clang的编译速度显著快过GCC(Debug模式下OC速度比GCC块3倍）；
占用内存小：Clang生成的AST所占用的内存是GCC的五分之一左右；
模块化设计：Clang采用基于库的模块化设计，易于IDE继承及其他用途的重用；
诊断信息可读性强：在编译过程中，Clang创建并保留了大量详细的元数据(metadata),有利于调试和错误报告；
设计清晰简单，容易理解，易于扩张增强；
Clang与LLVM
Clang与LLVM
OC源文件的编译过程
clang -ccc-print-phases main.m
clang
查看preprocessor预处理的结果：$clang -E main.m
preprocessor替换
可以发现在预编译阶段，就已经将宏定义给替换了
词法分析
词法分析，生成Token: $clang -fmodules -E -Xclang -dump-tokens main.m
词法分析
语法树-AST
语法分析，生成语法树(AST,AbstractSyntax Tree):$clang -fmodules -fsyntax-only -Xclang -ast-dump main.m
语法树AST
LLVM IR
LLVM IR有3种表示形式(但本质是等价的，就好比水可以有气体，液体，固体等3中形态）
clang -S -emit-llvm main.m
text:便于阅读的文本格式，类似于汇编语言，扩展名.II
IR基本语法
参数解释：
1.注释以分号；开头
2.全局标志符以@开头，局部标识符以%开头
3.alloca，在当前函数栈帧中分配内存
4.i32,32bit,4个字节的意思
5.align，内存对齐
6.store，写入数据
7.load，读取数据
官方语法参考
https://llvm.org/docs/LangRefhtml
memory:内存格式
clang -c -emit-llvm main.m
bitcode：二进制格式，扩展名为.bc
LLVM 源码下载
下载LLVM
$ git clone https://git.llvm.org/git/llvm.git/
下载clang
cd llvm/tools
git clone https://git.llvm.org/git/clang.git
源码编译
安装cmake和ninja(先安装brew，https://brew.sh)
brew install cmake
brew install ninja
ninja如果安装失败，可以直接从github获取release版放入[/usr/local/bin]中
https://github.com/ninja-build/ninja/releases
在LLVM源码同级目录下新建一个[llvm_build]目录(最终会在[llvm_build]目录下生成[build.ninja])
cd llvm_build
cmake -G Ninja ../llvm -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=LLVM的安装路径
更多cmake相关选项，可以参考:https://llvm.org/docs/CMake.html
依次执行编译，安装指令
ninja
编译完毕后，【llvm_build】目录大概21.05G(仅供参考)
ninja install
安装完毕后，安装目录大概11.92G（仅供参考）
源码编译
也可以生成Xcode项目再进行编译，但是速度很慢（可能需要1个多小时）
在llvm同级目录下新建一个[llvm_xcode]目录
cd llvm_xcode
cmake -G Xcode ../llvm
应用与实践
libclang、libTooling
官方参考:https://clang.llvm.org/docs/Tooling.html
应用：语法树分析，语言转换等
Clang插件开发
官方参考
https://clang.llvm.org/docs/ClangPlugins.html
https://clang.llvm.org/docs/ExternalClangExamples.html
https://clang.llvm.org/docs/RAVFontendAction.html
引用：代码检查（命名规范，代码规范）
Pass开发
官方参考：https://llvm.org/docs/WritingAnLLVMPass.html
应用：代码优化，代码混淆等
开发新的编程语言
https://llvm-tutorial-cn.readthedocs.io/en/latest/index.html
https://kaleidoscope-llvm-tutorial-zh-cn.readthedocs.io/zh_CN/latest/
参考资料
关于AST的资料
https://clang.llvm.org/doxygen/namespaceclang.htmlp https://clang.llvm.org/doxygen/classclang_1_1Decl.htmlp https://clang.llvm.org/doxygen/classclang_1_1Stmt.html
参考书籍：
《编译原理》
《LLVM CookBook》
