Тип | |
---|---|
Разработчик |
LLVM Developer Group |
Написана на | |
Операционная система | |
Первый выпуск | |
Последняя версия |
3.1 (22 мая 2012) |
Лицензия | |
Сайт |
llvm.org |
Low Level Virtual Machine (LLVM) — универсальная система анализа, трансформации и оптимизации программ, реализующая виртуальную машину с RISC-подобными инструкциями. Может использоваться как оптимизирующий компилятор этого байткода в машинный код для различных архитектур либо для его интерпретации и JIT-компиляции (для некоторых платформ).
LLVM (при помощи различных фронтендов, в том числе сторонних) позволяет компилировать программы написанные на языках С, C++, Objective-C, Fortran, Ada, Haskell, Java, Python, Ruby, JavaScript, GLSL. В рамках проекта LLVM был разработан фронтенд Clang для языков C и C++ и версия GCC, использующие llvm в качестве бэкенда. В Glasgow Haskell Compiler также реализована компиляция посредством llvm. Существует множество программ, использующих данную инфраструктуру.
Содержание |
История LLVM началась в 2000 году в Университете Иллинойса, а теперь LLVM используют такие гиганты индустрии как Adobe, Apple и Google. В частности, на LLVM основана подсистема OpenGL в Mac OS X 10.5, а iPhone SDK использует фронтенд GCC с бэкэндом на LLVM. Apple и Google являются одними из основных спонсоров проекта, а вдохновитель LLVM — Крис Латтнер — теперь работает в Apple.
В основе LLVM лежит промежуточное представление кода (Intermediate Representation, IR), над которым можно производить трансформации во время компиляции, компоновки и выполнения. Из этого представления генерируется оптимизированный машинный код для целого ряда платформ, как статически, так и динамически (JIT-компиляция). LLVM 3.1 поддерживает статическую генерацию кода для x86, x86-64, ARM, PowerPC, SPARC, MIPS, Qualcomm Hexagon. JIT (генерация машинного кода во время исполнения) поддержан для архитектур x86, x86_64, PowerPC, MIPS и частично ARM (только целочисленные, без NEON и Thumb) [1]
LLVM написана на C++ и портирована на большинство nix-систем и Windows. Система имеет модульную структуру, отдельные ее модули могут быть встроены в различные программные комплексы, она может расширяться дополнительными алгоритмами трансформации и кодогенераторами для новых аппаратных платформ.
В LLVM включена обертка API для OCaml.
LLVM поддерживает работу на следующих платформах:
Операционная система | Архитектура | Компилятор |
---|---|---|
FreeBSD | x86 | GCC, Clang |
FreeBSD | AMD64 | GCC, Clang |
Linux | AMD64 | GCC, Clang |
Linux | x86 | GCC, Clang |
Mac OS X | PowerPC | GCC |
Mac OS X | x86 | GCC |
Solaris | UltraSPARC | GCC |
Cygwin/Win32 | x86 | GCC 3.4.X, Binutils 2.15 |
MinGW/Win32 | x86 | GCC 3.4.X, Binutils 2.15 |
LLVM имеет частичную поддержку следующих платформ:
Операционная система | Архитектура | Компилятор |
---|---|---|
Windows | x86 | MSVC |
AIX | PowerPC | GCC |
Linux | PowerPC | GCC |
Целые числа произвольной разрядности | iразрядность |
|
|
||
Числа с плавающей точкой | float, double, типы, специфичные для конкретной платформы (например, x86_fp80) | |
Пустое значение | void |
Указатели | тип* | i32* — указатель на 32-битное целое |
Массивы | [число элементов x тип] |
|
Структуры | { i32, i32, double } | |
Вектор — специальный тип для упрощения SIMD-операций. Вектор состоит из 2n значений примитивного типа — целого или с плавающей точкой. | ||
< число элементов x тип > | < 4 x float > — вектор XMM | |
Функции |
|
Система типов рекурсивна, то есть можно использовать многомерные массивы, массивы структур, указатели на структуры и функции и т. д.
Большинство инструкций в LLVM принимают два аргумента (операнда) и возвращают одно значение (трёхадресный код). Значения определяются текстовым идентификатором. Локальные значения обозначаются префиксом %
, а глобальные — @
. Локальные значения также называют регистрами, а LLVM — виртуальной машиной с бесконечным числом регистров. Пример:
%sum = add i32 %n, 5 %diff = sub double %a, %b %z = add <4 x float> %v1, %v2 ; поэлементное сложение %cond = icmp eq %x, %y ; Сравнение целых чисел. Результат имеет тип i1. %success = call i32 @puts(i8* %str)
Тип операндов всегда указывается явно, и однозначно определяет тип результата. Операнды арифметических инструкций должны иметь одинаковый тип, но сами инструкции «перегружены» для любых числовых типов и векторов.
LLVM поддерживает полный набор арифметических операций, побитовых логических операций и операций сдвига, а также специальные инструкции для работы с векторами.
LLVM IR строго типизирован, поэтому существуют операции приведения типов, которые явно кодируются специальными инструкциями. Набор из 9 инструкций покрывает всевозможные приведения между различными числовыми типами: целыми и с плавающей точкой, со знаком и без, различной разрядности и пр. Кроме этого есть инструкции преобразования между целыми и указателями, а также инструкция bitcast
, которая приведёт всё ко всему, но за результат вы отвечаете сами.
Помимо значений-регистров, в LLVM есть и работа с памятью. Значения в памяти адресуются типизированными указателями. Обратиться к памяти можно с помощью двух инструкций: load
и store
. Например:
%x = load i32* %x.ptr ; загрузить значение типа i32 по указателю %x.ptr %tmp = add i32 %x, 5 ; прибавить 5 store i32 %tmp, i32* %x.ptr ; и положить обратно
Инструкция malloc
транслируется в вызов одноименной системной функции и выделяет память на куче, возвращая значение — указатель определенного типа. В паре с ней идёт инструкция free
.
%struct.ptr = malloc { double, double } %string = malloc i8, i32 %length %array = malloc [16 x i32] free i8* %string
Инструкция alloca
выделяет память на стеке.
%x.ptr = alloca double ; %x.ptr имеет тип double* %array = alloca float, i32 8 ; %array имеет тип float*, а не [8 x float]!
Память, выделенная alloca
, автоматически освобождается при выходе из функции при помощи инструкций ret
или unwind
.
Для вычисления адресов элементов массивов, структур и т. д. с правильной типизацией выполняется с помощью инструкции getelementptr
.
%array = alloca i32, i32 %size %ptr = getelementptr i32* %array, i32 %index ; значение типа i32*
getelementptr
только вычисляет адрес, но не обращается к памяти. Инструкция принимает произвольное количество индексов и может разыменовывать структуры любой вложенности.
Также существует инструкции extractvalue
и insertvalue
. Они отличаются от getelementptr
тем, что принимают не указатель на агрегатный тип данных (массив или структуру), а само значение такого типа. extractvalue
возвращает соответственное значение подэлемента, а insertvalue
порождает новое значение агрегатного типа.
%n = extractvalue { i32, [4 x i8*] } %s, 0 %tmp = add i32 %n, 1 %s.1 = insertvalue { i32, [4 x i8*] } %s, i32 %tmp, 0
Свободное и открытое программное обеспечение | |
---|---|
Главное | |
История |
GNU • Linux • Mozilla (Application Suite • Firefox • Thunderbird) |
Организации |
ASF • AOSP • Blender Foundation • Eclipse Foundation • FreeBSD Foundation • freedesktop.org • FSF • FSMI • GNOME Foundation • Проект GNU • Google Code • KDE e.V. • Linux Foundation • Mozilla Foundation • OSGF • OSI • ReactOS Foundation • Software Freedom Conservancy • SourceForge • Symbian Foundation • The Document Foundation • Xiph.Org • XMPP Standards Foundation • X.Org Foundation |
Лицензии |
Apache • Artistic • Beerware • BSD • GNU GPL • GNU LGPL • ISC • MIT • MPL • Ms-PL/RL • zlib • Public domain / CC0 • WTFPL • Лицензии, одобренные FSF • Пермиссивные лицензии • Разнообразие лицензий |
Проблемы | |
Прочее |
Low Level Virtual Machine.