LLVM 编译器和工具链技术

LLVM 编译器和工具链技术

LLVM概述

LLVM项目是模块化和可重用的编译器和工具链技术的集合。尽管名称如此，LLVM与传统虚拟机几乎没有关系。LLVM本身不是首字母缩略词，项目的全名。

LLVM开始是作为伊利诺大学的一个研究项目，提供提一个现代化的、基于SSA编译策略的、同时支持静态和动态编译，任何编程语言的编译器架构。LLVM已经发展成为一个由多个子项目组成的总体项目，其中许多子项目正在被各种商业和开源项目用于生产环境，广泛用于学术研究。LLVM项目中的代码均是以“Apache 2.0 License with LLVM exceptions”许可证进行许可进行发布。

LLVM的主要子项目

项目与概述

LLVM Core libraries：LLVM内核库提供一个现代化的、与源代码和目标机器无关的优化器，提供一个支持主流CPU（以及一些不常见的！）目标代码生成器。

LLVM内核库是围绕着一个被很好的定义的、被称作LLVM中间表示的代码表示（”LLVM IR”）的代码表示展开的。

LLVM内核库拥有优秀的文档，使用LLVM作为优化器和代码生成器，使得发明新语言（或者移植现有的编译器）变得十分简单。

Clang：Clang是一个”LLVM原生”C/C++/Objective-C编译器，旨在提供惊人的快速编译（例如，在调试配置中编译Objective-C代码时比GCC快3倍），非常有用的错误和警告消息，提供用于构建优秀源代码工具的平台。Clang静态分析器，可以自动查找代码中的错误，可以使用clang前端的库，解析C/C++代码。

LLDB：LLDB项目是建立在LLVM和Clang上的优秀本地调试库。使用Clang AST和表达式解析器，LLVM JIT，LLVM反汇编程序等，提供“正常工作”的体验。在加载符号时，比GDB快速且内存效率更高。

libc++ & libc++ ABI：libc++和libc++ ABI项目，提供了一个标准的符合性和高性能执行的C++标准库，包括C++11和C++14的全力支持。

compiler-rt Compiler-rt项目提供了高度调整，如“低级别的代码生成器支持例程的实现__fixunsdfdi”等，产生通话时，目标不具有本地指令的短序列，实现核心IR操作。还为动态测试工具（如AddressSanitizer，ThreadSanitizer，MemorySanitizer和DataFlowSanitizer），提供了运行时库的实现 。

OpenMP：OpenMP子项目提供一个clang实现中，使用OpenMP实现运行时库。

Polly：polly项目实现用多面体模型，一套高速缓存局部性优化的，以及自动并行和矢量化。

Libclc：libclc项目旨在实现OpenCL标准库

Klee：项目实现了一个“象征性的虚拟机”，采用一个定理证明，试图评估在努力发现问题和证明的功能性，通过程序中的所有动态路径。klee的一个主要特性，可以在检测到错误时，生成测试用例。

SAFECode：SAFECode项目是C/C++程序的存储器安全编译器。通过运行时检查来检测代码，以便在运行时检测内存安全错误（例如，缓冲区溢出）。可用于保护软件免受安全攻击，也可用作Valgrind等内存安全错误调试工具。

LLD：LLD是一个新的连接器。这是系统链接器的直接替代品，运行速度更快。英特尔为其 C/C++ 编译器全面采用 LLVM

除了LLVM的官方子项目之外，还有许多其它项目使用LLVM的组件，执行各种任务。通过这些外部项目，可以使用LLVM来编译Ruby，Python，Haskell，Java，D，PHP，Pure，Lua和许多其它语言。LLVM的主要优势在于其多功能性，灵活性和可重用性，用于各种不同任务：从轻量级JIT编译嵌入式语言（如Lua），到编译Fortran代码（用于大型超级计算机）。

英特尔为C/C++ 编译器全面采用 LLVM

英特尔的长期编译器专家 James Reinders透露，将在下一代英特尔 C/C++ 编译器中使用 LLVM 开源基础架构；并分享了一些相关信息。

“LLVM 有助于实现为英特尔架构，提供最佳 C/C++ 编译器的目标。最新的英特尔 C/C++ 编译器，使用 LLVM，可提供更快的编译时间、更好的优化、增强的标准支持，以及对 GPU 和 FPGA 卸载的支持......采用 LLVM 的好处很多，将提供从经典编译器，升级到基于 LLVM 的编译器的建议。致力于使其尽可能的无缝，同时，为使用英特尔编译器的开发者带来众多好处。”在构建时间方面，英特尔工程师报告，新的基于 LLVM 的 oneAPI DPC++/C++ Compiler 2021.3 的构建时间，相较经典 C++ 编译器要减少了 14%。虽然经典英特尔 C++ 编译器，一直比上游的 LLVM 和 GCC 快，但 oneAPI DPC++/C++ Compiler 2021.3，可提供比 GCC 11.1 快 41% 的性能。新的基于 LLVM 的编译器的浮点性能，比 ICC 高约 19%。

 

 

 

 

 James 表示，在基于 LLVM 的编译器中，专注于新功能和硬件支持。包括在其中添加了对 GPU 和 FPGA 的高度优化支持，继续致力于提供 CPU 优化。基于 LLVM 的编译器，将支持 SYCL、C++20、OpenMP 5.1 和 OpenMP GPU 目标设备。

“鼓励用户通过现在转向，基于 LLVM 的 C/C++ 编译器，利用更快的构建时间、更高级别的优化和新功能。英特尔长期致力于 LLVM，以帮助持续创新，以及对行业领先优化的不懈追求。”建议所有新项目，都使用基于 LLVM 的英特尔 C/C++ 编译器，现有项目也应计划迁移到新的编译器。James 称，在未来的某个时间点，经典 C/C++ 编译器，将进入"Legacy Product Support"模式。标志着对经典编译器基础的定期更新结束，将不再出现在 oneAPI 工具包中。“全新的基于 LLVM 的 Intel C/C++，已与经典版本达到同等水平，基于 LLVM 的 C/C++ ，提供了最佳优化技术。建议所有用户现在就尝试新的 C/C++ 编译器，享受好处并提供反馈。”此外，基于 LLVM 的英特尔 Fortran 编译器，也正在进行中。目前，已有一个基于 LLVM 的 Fortran 编译器测试版，提供了对 Fortran 的广泛支持，还有一些功能仍在开发中。

 

 

 

参考链接：

https://llvm.liuxfe.com/

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1707766059390977538&wfr=spider&for=pc