LLVM jit 和本机

Question

我不明白 LLVM JIT 与正常的无 JIT 编译有何关系，而且文档也不好。

例如，假设我使用 clang 前端：

1. 案例 1：我使用 clang/llvm 将 C 文件编译为本机。我理解的这个流程就像 gcc 流程 - 我得到了我的 x86 可执行文件并运行。
2. 案例 2：我编译成某种在 LLVM JIT 上运行的 LLVM IR。在这种情况下，可执行文件包含 LLVM 运行时来在 JIT 上执行 IR，或者它是如何工作的？

这两者有什么区别，它们是否正确？ LLVM 流程是否同时支持 JIT 和非 JIT？我什么时候想使用 JIT——它对于像 C 这样的语言有意义吗？

Answer 1

您必须了解 LLVM 是一个帮助您构建编译器的库。 Clang 只是这个库的前端。

Clang 将 C/C++ 代码翻译为 LLVM IR，并将其交给 LLVM，LLVM 将其编译为本机代码。

LLVM 还能够直接在内存中生成本机代码，然后可以将其作为普通函数进行调用。因此，案例 1. 和案例 2. 共享 LLVM 的优化和代码生成。

那么如何使用 LLVM 作为 JIT 编译器呢？您构建一个生成一些 LLVM IR（在内存中）的应用程序，然后使用 LLVM 库生成本机代码（仍在内存中）。 LLVM 会返回一个指针，您可以稍后调用该指针。没有涉及叮当声。

但是，您可以使用 clang 将一些 C 代码转换为 LLVM IR 并将其加载到 JIT 上下文中以使用这些函数。

真实示例：

• Unladen Swallow Python 虚拟机
• Rubinius Ruby VM

还有 万花筒教程展示了如何使用 JIT 编译器实现简单的语言。

Answer 2

首先，您获得 LLVM 字节码 (LLVM IR)：

clang -emit-llvm -S -o test.bc test.c 

其次，您使用 LLVM JIT：

lli test.bc

运行程序。

然后，如果您希望获得本机，则可以使用 LLVM 后端：

llc test.bc

从程序集输出：

as test.S

Answer 3

我正在采取步骤从 LLVM 社区的邮件消息中编译和运行 JIT 代码。

[LLVMdev] MCJIT 和 Kaleidscope 教程

头文件：

// foo.h
extern void foo(void);

和简单 foo() 函数的函数：

//foo.c
#include <stdio.h>
void foo(void) {
    puts("Hello, I'm a shared library");
}

以及 main 函数：

//main.c
#include <stdio.h>
#include "foo.h"
int main(void) {
    puts("This is a shared library test...");
    foo();
    return 0;
}

使用 foo.c 构建共享库：

gcc foo.c -shared -o libfoo.so -fPIC

为 main.c 文件生成 LLVM 位码：

clang -Wall -c -emit-llvm -O3 main.c -o main.bc

并通过 jit（和 MCJIT）运行 LLVM 位码以获得所需的结果输出：

lli -load=./libfoo.so main.bc
lli -use-mcjit -load=./libfoo.so main.bc

您还可以将 clang 输出通过管道传输到 lli：

clang -Wall -c -emit-llvm -O3 main.c -o - | lli -load=./libfoo.so 

获得的输出

This is a shared library test...
Hello, I'm a shared library

源

从共享 Linux 上的 GCC 库

Answer 4

大多数编译器都有前端、某种中间代码/结构和后端。当您使用 C 程序并使用 clang 进行编译，最终得到一个可以运行的非 JIT x86 程序时，您仍然从前端到中间再到后端。 gcc 也是如此，gcc 从前端到中间和后端。 Gccs 的中间部分并不像 LLVM 那样完全开放和可用。

现在，关于 llvm 的一件有趣的事情，你不能用其他人或至少 gcc 做的事情是，你可以将所有源代码模块，将它们编译为 llvms 字节码，将它们合并到一个大字节码文件中，然后优化整个事情，而不是像其他编译器那样对每个文件或每个函数进行优化，使用 llvm，您可以获得任何级别的部分编译程序优化，您喜欢。然后您可以获取该字节码并使用 llc 将其导出到目标汇编器。我通常做嵌入式，所以我有自己的启动代码，我将其包装起来，但理论上你应该能够获取该汇编程序文件并使用 gcc 编译、链接它并运行它。 gcc myfile.s -o myfile.s我想有一种方法可以让 llvm 工具来完成此操作，而不必使用 binutils 或 gcc，但我没有花时间。

我喜欢 llvm，因为它始终是一个交叉编译器，与 gcc 不同，您不必为每个目标编译一个新的编译器并处理每个目标的细微差别。我不知道 JIT 有什么用处，我是说我将它用作交叉编译器和本机编译器。

所以你的第一个案例是前端、中间、后端，这个过程对你来说是隐藏的，你从源代码开始，得到一个二进制文件，就完成了。第二种情况是，如果我正确理解了前面和中间，并停止了一些代表中间的文件。然后中间到末端（特定目标处理器）可以在运行时及时发生。区别在于后端，情况二的中间语言的实时执行，可能与情况一的后端不同。