LLVM编流程_水月Dragon_llvm

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LLVM概念

LLVM是构架编译器（compiler）的框架系统，以C++编写而成，用于优化任意程序语言编写的程序的编译时间（compile-time）、链接时间（link-time）、运行时间（run-time）以及空闲时间（idle-time）。对开发者保持开放，并兼容已有脚本 ##传统编译器设计

####编译器前端（Frontend）编译器前端的任务是解析源代码（编译阶段），它会进行词法分析、语法分析、语义分析、检查源代码是否存在错误，然后构建抽象语法树（Abstract Syntax Tree AST），LLVM的前端还会生成中间代码（intermediate representation，简称IR），可以理解为llvm是编译器 + 优化器，接收的是IR中间代码，输出的还是IR，给后端，经过后端翻译成目标指令集 #####优化器 Optimizer 优化器负责进行各种优化，改善代码的运行时间，例如消除冗余计算等 ####后端 Backend（代码生成器 Code Generator）将代码映射到目标指令集，生成机器代码，并且进行机器代码相关的代码优化 ##iOS的编译器架构 OC、C、C++使用的编译器前端是Clang，Swift是swift，后端都是LLVM ##LLVM的设计当编译器决定支持多种源语言或多种硬件架构时，LLVM最重要的地方就来了。其他的编译器如GCC，它方法非常成功，但由于他是作为整体应用程序设计的，因此他们的用途受到了很大的限制。

LLVM设计的最重要方面是，所使用通用的代码表示形式（IR），它是用来在编译器中表示代码的形式。所以LLVM可以为任何编程语言编写前端，并且可以为任意硬件架构独立编写后端。

##Clang clang是LLVM项目中的一个子项目，它是基于LLVM架构图的轻量级编译器，诞生之初是为了替代GCC，提供更快的编译速度，它是负责C、C++、OC语言的编译器，属于整个LLVM架构中的编译器前端，对于开发者来说，研究Clang可以给我们带来很多好处 ##LLVM编译流程

通过命令可以打印源码的编译流程 clang -ccc-print-phases main.m //0 - 输入文件：找到源文件 +- 0: input, "main.m", objective-c //1 - 预处理阶段：这个过程处理包括宏的替换，头文件的导入 +- 1: preprocessor, {0}, objective-c-cpp-output //2 - 编译阶段：进行词法分析、语法分析、检测语法是否正确，最终生成IR +- 2: compiler, {1}, ir //3 - 后端：这里LLVM会通过一个一个的pass去优化，每个pass做一些事情，最终生成汇编代码 +- 3: backend, {2}, assembler //4 - 汇编代码生成目标文件 +- 4: assembler, {3}, object //5 - 链接：链接需要的动态库和静态库，生成可执行文件 +- 5: linker, {4}, image（镜像文件） //6 - 绑定：通过不同的架构，生成对应的可执行文件 6: bind-arch, "x86_64", {5}, image 预处理阶段,执行完毕可以看到头文件的导入和宏的替换 //在终端直接查看替换结果 clang -E main.m //生成对应的文件查看替换后的源码 clang -E main.m >> main2.m

注：typedef 在给数据类型取别名时，在预处理阶段不会被替换掉

#define isVip touchBeginV `define`则在预处理阶段`会被替换`，所以经常被是用来进行`代码混淆`，目的是为了`app安全`，实现逻辑是：将`app中核心类`、`核心方法`等用`系统相似`的名称进行取别名了，然后在`预处理阶段就被替换`了，来达到代码混淆的目的编译阶段 ######词法分析预处理完成后就会进行词法分析，这里会把代码切成一个个token，比如大小括号、等于号还有字符串等 clang -fmodules -fsyntax-only -Xclang -dump-tokens main.m annot_module_include '#import <stdio.h> //#define C 30 //typedef int HK_INT_64; int test(int a,int b){ return a + b + 3; } int main(int argc, const' Loc=<main.m:9:1>// 位置，location int 'int' [StartOfLine] Loc=<main.m:14:1> identifier 'test' [LeadingSpace] Loc=<main.m:14:5> l_paren '(' Loc=<main.m:14:9> int 'int' Loc=<main.m:14:10> identifier 'a' [LeadingSpace] Loc=<main.m:14:14> comma ',' Loc=<main.m:14:15> int 'int' Loc=<main.m:14:16> identifier 'b' [LeadingSpace] Loc=<main.m:14:20> r_paren ')' Loc=<main.m:14:21> l_brace '{' Loc=<main.m:14:22> return 'return' [StartOfLine] [LeadingSpace] Loc=<main.m:15:5> identifier 'a' [LeadingSpace] Loc=<main.m:15:12> plus '+' [LeadingSpace] Loc=<main.m:15:14>

######语法分析 clang -fmodules -fsyntax-only -Xclang -ast-dump main.m 词法分析完成后就是语法分析，它的任务是验证语法是否正确，在词法分析的基础上将单词序列组合成各类此法短语，如程序、语句、表达式等等，然后将所有节点组成抽象语法树（Abstract Syntax Tree，AST），语法分析程序判断程序在结构上是否正确 ######生成中间代码IR 完成以上步骤后，就开始生成中间代码IR了，代码生成器（Code Generation）会将语法树自顶向下遍历逐步翻译成LLVM IR，可以通过下面命令可以生成.ll的文本文件，查看IR代码。OC代码在这一步会进行runtime桥接，：property合成、ARC处理等 clang -S -fobjc-arc -emit-llvm main.m

//以下是IR基本语法 @ 全局标识 % 局部标识 alloca 开辟空间 align 内存对齐 i32 32bit，4个字节 store 写入内存 load 读取数据 call 调用函数 ret 返回

######IR的优化 clang -Os -S -fobjc-arc -emit-llvm main.m -o main.ll ######bitCode xcode7以后开启bitcode，苹果会做进一步优化，生成.bc的中间代码，我们通过优化后的IR代码生成.bc代码 clang -emit-llvm -c main.ll -o main.bc ######生成汇编代码我们通过最终的.bc或者.ll代码生成汇编代码

clang -S -fobjc-arc main.bc -o main.s clang -S -fobjc-arc main.ll -o main.s 生成汇编代码也可以进行优化 clang -Os -S -fobjc-arc main.m -o main.s ######生成目标文件(汇编器) 目标文件的生成，是汇编器以汇编代码作为插入，将汇编代码转换为机器代码，最后输出目标文件（object file） clang -fmodules -c main.s -o main.o 可以通过nm命令，查看下main.o中的符号 $xcrun nm -nm main.o

_printf函数是一个是undefined 、external 的 undefined表示在当前文件暂时找不到符号_printf external表示这个符号是外部可以访问的

######生成可执行文件（链接）连接器把编译生成的.o文件和 .dyld .a文件链接，生成一个mach-o文件 clang main.o -o main 查看链接之后的符号 $xcrun nm -nm main

##总结作图技术太差，流程摘自月月博客图片