LLVM编译器实战教程

　　LLVM是一个正在发展中的前沿编译器技术框架，它易于扩展并设计成多个库，可以为编译器入门者提供流畅的体验，并能使编译器开发所涉及的学习过程变得非常顺畅。《LLVM编译器实战教程》首先介绍如何配置、构建和安装LLVM库、工具和外部项目，随后介绍LLVM设计以及它在每个LLVM编译器阶段的实际工作方式，这些阶段包括：前端、IR、后端、JIT引擎、交叉编译功能和插件接口。《LLVM编译器实战教程》还提供了多个实际操作的范例和源代码片段，可以帮助读者顺利地掌握LLVM编译器开发环境的入门知识。

　　布鲁诺·卡多索·洛佩斯（Bruno Cardoso Lopes）在巴西坎皮纳斯大学获得计算机科学博士学位。自2007年以来，他一直是LLVM的贡献者，从头开始实现MIPS后端，并且已经维护了几年。另外，他还编写了x86 AVX支持方案，并改进了ARM汇编器。他的研究兴趣包括代码压缩技术和对ISA进行位宽压缩。之前他还开发了Linux和FreeBSD操作系统的驱动程序。拉斐尔·奥勒（Rafael Auler）是巴西坎皮纳斯大学的博士生，并拥有该大学计算机科学硕士学位和计算机工程学士学位。在作为硕士生期间，他编写了一个可以根据体系结构描述文件自动生成LLVM后端的概念验证工具。目前，他的博士研究课题包括动态二进制翻译、即时编译器和计算机体系结构。 Rafael还是微软研究院2013年研究生研究奖学金获得者。

出版者的话

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译者序

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前言

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关于作者

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关于审稿人

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第1章　构建和安装LLVM  1

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1.1　了解LLVM版本  1

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1.2　获取预构建包  2

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1.2.1　获取官方预构建二进制文件  2

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1.2.2　使用软件包管理器  3

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1.3　从源代码构建  4

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1.3.1　系统要求  4

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1.3.2　获取源代码  4

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1.3.3　构建和安装LLVM  5

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1.3.4　Windows和Microsoft Visual Studio  10

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1.3.5　Mac OS X和Xcode  12

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1.4　总结  14

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第2章　外部项目  15

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2.1　Clang外部项目介绍  15

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2.1.1　构建和安装Clang外部工具  16

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2.1.2　理解Compiler-RT  17

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2.1.3　实验Compiler-RT  17

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2.2　使用DragonEgg插件  18

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2.2.1　构建DragonEgg  19

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2.2.2　使用DragonEgg和LLVM工具了解编译流程  19

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2.2.3　理解LLVM测试套件  20

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2.2.4　使用LLDB  21

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2.2.5　libc++标准库介绍  23

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2.3　总结  25

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第3章　工具和设计  26

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3.1　LLVM的基本设计原理及其历史  26

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3.2　理解目前的LLVM  27

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3.3　与编译器驱动程序交互  29

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3.4　使用独立工具  30

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3.5　深入LLVM内部设计  33

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3.5.1　了解LLVM的基本库  33

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3.5.2　介绍LLVM的C++惯例  34

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3.5.3　演示可插拔的流程接口  37

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3.6　编写你的第一个LLVM项目  38

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3.6.1　编写Makefile  38

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3.6.2　编写代码  40

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3.7　关于LLVM源代码的一般建议  41

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3.7.1　将代码理解为文档  42

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3.7.2　请求社区的帮助  42

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3.7.3　应对更新：使用SVN日志作为文档  42

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3.7.4　结束语  44

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3.8　总结  44

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第4章　前端  45

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4.1　Clang简介  45

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4.1.1　前端操作  46

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4.1.2　库  47

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4.1.3　理解Clang诊断  49

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4.2　Clang前端阶段介绍  52

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4.2.1　词法分析  52

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4.2.2　语法分析  58

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4.2.3　语义分析  63

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4.2.4　生成LLVM IR代码  65

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4.3　完整的例子  65

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4.4　总结  68

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第5章　LLVM中间表示  69

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5.1　概述  69

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5.2　操作IR格式的基本工具示例  71

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5.3　LLVM IR语法介绍  71

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5.4　编写自定义的LLVM IR生成器  76

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5.4.1　构建和运行IR生成器  79

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5.4.2　使用C++后端编写代码来生成IR构造  80

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5.5　在IR层执行优化  80

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5.5.1　编译时优化和链接时优化  80

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5.5.2　发现最佳编译器流程  82

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5.5.3　流程间的依赖关系  83

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5.5.4　了解流程API  85

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5.5.5　自定义流程  85

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5.6　总结  89

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第6章　后端  90

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6.1　概述  90

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6.2　后端代码结构介绍  92

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6.3　后端库介绍  93

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6.4　如何使用TableGen实现LLVM后端  94

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6.4.1　TableGen语言  95

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6.4.2　代码生成器.td文件介绍  96

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6.5　指令选择阶段介绍  100

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6.5.1　SelectionDAG类  100

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6.5.2　降级  102

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6.5.3　DAG合并以及合法化  103

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6.5.4　DAG到DAG指令选择  104

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6.5.5　指令选择过程可视化  107

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6.5.6　快速指令选择  107

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6.6　调度器  107

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6.6.1　指令执行进程表  108

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6.6.2　竞争检测  109

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6.6.3　调度单元  109

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6.7　机器指令  109

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6.8　寄存器分配  110

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6.8.1　寄存器合并器  111

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6.8.2　虚拟寄存器重写  114

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6.8.3　编译目标的信息  115

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6.9　前序代码和结束代码  116

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6.10　 机器代码框架介绍  116

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6.10.1　 MC指令  116

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6.10.2　 代码输出  117

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6.11　 自定义机器流程  119

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6.12　总结  121

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第7章　即时编译器  122

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7.1　LLVM JIT引擎的基础知识介绍  122

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7.1.1　介绍执行引擎  123

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7.1.2　内存管理  124

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7.2　llvm::JIT框架介绍  124

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7.2.1　将二进制大对象写入内存  125

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7.2.2　使用JITMemoryManager  125

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7.2.3　目标代码输出器  125

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7.2.4　目标信息  127

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7.2.5　学习如何使用JIT类  127

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7.3　llvm::MCJIT框架介绍  131

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7.3.1　MCJIT引擎  131

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7.3.2　MCJIT中模块编译过程  132

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7.3.3　使用MCJIT引擎  135

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7.4　使用LLVM JIT编译工具  137

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7.4.1　使用lli工具  137

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7.4.2　使用llvm-rtdyld工具  138

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7.5　其他资源  139

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7.6　总结  139

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第8章　跨平台编译  140

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8.1　GCC和LLVM对比  140

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8.2　目标三元组介绍  141

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8.3　准备自己的工具链  142

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8.3.1　标准C/C++库  143

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8.3.2　运行时库  143

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8.3.3　汇编器和链接器  144

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8.3.4　Clang前端  144

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8.4　用Clang命令行参数进行交叉编译  145

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8.4.1　针对目标的驱动程序选项  145

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8.4.2　依赖包  145

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8.4.3　交叉编译  146

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8.4.4　更改系统根目录  148

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8.5　生成Clang交叉编译器  149

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8.5.1　配置选项  149

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8.5.2　构建和安装基于Clang的交叉编译器  149

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8.5.3　其他构建方法  150

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8.6　测试  151

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8.6.1　开发板  151

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8.6.2　模拟器  151

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8.7　其他资源  152

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8.8　总结  152

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第9章　Clang静态分析器  153

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9.1　静态分析器的作用  153

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9.1.1　传统警告信息和Clang静态分析器比较  153

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9.1.2　符号执行引擎的高效性  156

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9.2　测试静态分析器  158

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9.2.1　使用驱动程序与使用编译器  158

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9.2.2　了解可用的检查器  158

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9.2.3　在Xcode IDE中使用静态分析器  160

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9.2.4　生成HTML格式的图形

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9.2.5　处理大型项目  161

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9.3　使用自定义的检查器扩展静态分析器  164

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9.3.1　熟悉项目架构  164

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9.3.2　自定义检查器 

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