[hellogcc] Re: [投稿] LLVM Introduction - How to use JIT 1/3
- From: Yao Qi <qiyaoltc@xxxxxxxxx>
- To: hellogcc@xxxxxxxxxxxxx
- Date: Sat, 22 Oct 2011 20:35:10 +0800
On Sat, Oct 22, 2011 at 02:46:55AM +0800, 陳韋任 wrote:
> Copyright (c) 2011 陳韋任 (Chen Wei-Ren)
>
> 前言
>
> LLVM 全名為 Low Level Virtual Machine。各位千萬不可被它的名稱所誤導，它跟虛擬
> 機器 (virtual machine) 基本上沒有關係。它是一個編譯器基礎設施。換句話說，它可以
> 用來建立一個編譯器。雖然有些計畫，如 VMKit，使用 LLVM 建立類似於 JVM 的虛擬機器
> ，但是 LLVM 跟虛擬機器沒有關係。在研究所時代，我就有接觸過 LLVM。畢業後做的工作
> 仍與 LLVM 有關。由於我本身有點編譯器的背景，在介紹 LLVM 的同時，我希望能盡可能的
> 將編譯器相關的知識融入進去。希望各位不吝指教。
能不能介绍一下，这个文章适合什么样的人读？
你可以发表到hellogcc blog上了。
>
> 0. 建置環境
>
> 我先介紹如何建置 LLVM。
>
> 1. 使用 llvm-top。llvm-top 是一個鮮為人知的小工具。注意! 它抓取的是 svn 版本，
> 而非 release 版本。詳細的使用方法請見 llvm-top/README.txt。底下是使用範例:
>
> ---
> $ svn co http://llvm.org/svn/llvm-project/llvm-top/trunk/ llvm-top
> $ cd llvm-top
> $ ./build OPTIMIZED=1 PREFIX=$INSTALL llvm
> ---
>
> 2. 使用 configure。
>
> ---
> $ wget http://llvm.org/releases/2.9/llvm-2.9.tgz; tar xvf llvm-2.9.tgz
> $ mkdir build; cd build
> $ ../llvm-2.9/configure --prefix=$INSTALL --enable-optimized
> $ make install
> $ export PATH=$INSTALL/bin:$PATH
> ---
>
> 3. 使用 CMake。
>
> ---
> $ wget http://llvm.org/releases/2.9/llvm-2.9.tgz; tar xvf llvm-2.9.tgz
> $ mkdir build; cd build
> $ CFLAGS=-fno-strict-aliasing CXXFLAGS=-fno-strict-aliasing cmake -i
> ../llvm-2.9
>
> ... 設定 ...
>
> $ make intall
> $ export PATH=$INSTALL/bin:$PATH
> ---
>
> 對於一般平台，LLVM 提供預編譯好的執行檔，抓下來直接使用亦可。
>
> 1. LLVM IR
>
> 這邊簡單複習一下編譯器的流程。前端 (front end) 將代碼轉成中介碼 (intermediate
> representation，簡稱 IR)，後端將 (back end) 將中介碼轉成二進制碼 (binary)。LLVM
> 做為一個編譯器基礎設施，基本上只等同 2/3 個編譯器。它還需要前端 (算 1/3 個編譯
> 器) 將代碼轉成 LLVM IR，之後再進行跟底層架構無關/相關的優化，最後生成二進制碼。
>
> LLVM IR 有底下三種形式:
>
> - in-memory compiler IR
> - on-disk bitcode representation
> - human readable assembly language representation
>
> 這樣說太模糊了，我們馬上編譯一個小程式來看看。:-)
>
> ---
> $ cd llvm-2.9/example/ModuleMaker
> $ g++ ModuleMaker.cpp `llvm-config --cxxflags --ldflags --libs all` -o
> ModuleMaker
> $ ModuleMaker > module.bc
> # 將 bitcode 反匯編成 LLVM human readable assembly
> $ llvm-dis module.bc
> # 讓 vim 能夠高亮顯示 LLVM IR
> $ cp llvm-2.9/utils/vim/llvm.vim $HOME/.vim/syntax/
> $ vim module.ll
> ; ModuleID = 'module.bc'
>
> define i32 @main() {
> EntryBlock:
> %addresult = add i32 2, 3
> ret i32 %addresult
> }
> ---
>
> 一般來說，*.bc 存放的是 "on-disk bitcode representation"; *.ll 存放的是 "human
> readable assembly language representation"。在 LLVM 內部處理的就是 "in-memory
> compiler IR"。
>
> 就我所知，LLVM 最被廣為使用的方式，就是生成 LLVM IR，再交由其後端生成二進制碼。
> Module 是裝載 LLVM IR 的容器 (container)，其中包含函式 (function)、全域變數 (
> global variable) 和符號表項 (symbol table entry)。一般會在 Module 中建立數個函式
> ，函式中有數個基本塊 (basic block)，最後在基本塊中填入 LLVM IR。ModuleMaker.cpp
> 中的註解寫得很完整，基本上就是前述的流程。
>
> LLVM 一個常被宣傳的特色就是 JIT (Just In Time)。我們還是來看個例子。
>
> ---
> $ cd llvm-2.9/examples/HowToUseJIT
> $ g++ HowToUseJIT.cpp `llvm-config --cxxflags --ldflags --libs all` -o
> HowToUseJIT
> $ ./HowToUseJIT
> ---
>
> HowToUseJIT.cpp 的前半部就是在建立一個 Module，內含兩個函式: foo 和 add1。建立好
> Module 之後，再針對這個 Module 生成 ExecutionEngine，即是 JIT。透過 ExecutionEngine
> 將該 Module 的某個函式動態編譯成 binary 並執行，最後傳回執行後的結果。
>
> 最後簡單介紹一下 example 目錄底下其它的範例。
>
> - Fibonacci: 展示如何於 Module 中生成遞迴函式計算 fibonacci。
> - BrainF: 實現程式語言 Brainfuck [1][2][3]。
> - Kaleidoscope: [4] 教程上所展示的範例語言。
> - OCaml-Kaleidoscope: [4] 教程上所展示的範例語言。
> - ParallelJIT: 展示多個執行緒可同時執行 JIT。
> - ExceptionDemo: 展示 LLVM 如何處理 C++ 的例外 (exception) [5][6]。
>
> [1] http://www.profibing.de/lisp/brainfuck/Llvm.pdf
> [2] http://blog.linux.org.tw/~jserv/archives/2011/04/build_programmi_1.html
> [3] http://blog.linux.org.tw/~jserv/archives/2011/04/_llvm_brainfuck.html
> [4] http://llvm.org/docs/tutorial/
> [5] http://llvm.org/docs/ExceptionHandling.html
> [6] http://llvm.org/devmtg/2011-09-16/EuroLLVM2011-ExceptionHandling.pdf
>
> --
> Wei-Ren Chen (陳韋任)
> Computer Systems Lab, Institute of Information Science,
> Academia Sinica, Taiwan (R.O.C.)
> Tel:886-2-2788-3799 #1667
>
--
Yao Qi <qiyaoltc AT gmail DOT com>
Afternoon very favorable for romance. Try a single person for a change.
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