編譯器llvm

㈠ LLVM相比於GCC，有哪些技術上的優勢

首先簡要介紹一下LLVM。LLVM是一個針對LLVM Intermediate Representation（IR，中間語言）的跨平台優化編譯器，它的模塊化設計很好，使得這個編譯器中的很多功能可以被單獨實現或者改進，這與其C++實現無法分開。由此，LLVM可以被設計成很多語言編譯器實現的後端，負責處理程序優化和跨平台，而前端只需將程序轉換成LLVM IR即可。比如說，Clang就是基於LLVM實現的C/C++編譯器，它的主要功能就是將C/C++程序轉換成LLVM IR，然後由LLVM負責後續的工作。

LLVM技術上的（最大）優勢就在於它的模塊化設計。在LLVM中，IR的解析，優化，匯編碼的生成，寄存器分配，匯編碼優化以及機器碼生成，各種類型的二進制文件生成全部都是介面定義清晰的模塊完成的，很容易分別改進或者添加定製功能。而且由於LLVM的C++實現，很多模塊理解和使用比較容易。這些特性使得LLVM可以很容易地被用在科研和生產實踐當中。反觀GCC，模塊化做得不如LLVM好，這使得它定製或者改進比較不方便。

㈡ Go語言編譯器TinyGo，基於LLVM，在微控制器和小系統上編譯和運行

TinyGo是一個為微控制器、WebAssembly(Wasm)和命令行工具等小型場景設計的Go語言編譯器。TinyGo重用了Go語言工具和LLVM使用的庫，以編譯用Go語言編寫的程序。目前，該項目在GitHub上已經積累了10.1k的Star。

如下為一個示常式序，當運行在任何支持的帶板載LED的主板上時，則會點亮內置LED。

上述程序可以在單片機、Adafruit ItsyBitsy M0微控制器或任何支持的帶內置LED的板上進行編譯和不需要修改的運行，只要設置正確的TinyGo編譯器目標即可。例如，設置如下目標可以編譯和點亮 單片機。

項目概述

TinyGo項目旨在將Go語言引入到具有單進程或核心的微控制器和小系統。TinyGo類似於emgo，但主要的區別在於作者想要保留Go內存模型。另一個區別在於TinyGo在內部使用LLVM，因而可以獲得更小更高效的代碼以及更高的靈活性。

創建TinyGo項目的初衷是，如果Python可以在微控制器上運行，Go語言當然也應該能夠在更低級微設備上運行。

支持設備

你可以為微控制器、WebAssembly和Linux編譯TinyGo程序。目前，TinyGo支持以下85種微處理器板。

更多技術細節請參閱原項目。

㈢ LLVM - 工具

LLVM工具通過調用LLVM的一部分庫，實現庫的功能，通常使用編譯器或者開發編譯器的人會用到這些工具。

這是一個在LLVM IR級別做程序優化的工具，輸入和輸出都是LLVM IR。編譯器，或者基於LLVM做優化的開發者通常會使用這一標准工具來查看優化的效果。它也提供了很多option, 可以執行某一特定的pass。

這是微觀意義上的LLVM編譯器，不同於gcc的編譯器，它的輸入是LLVM IR，輸出是匯編文件或者是目標文件。通過-filetype=asm或者-filetype=obj來指定輸出是匯編文件還是目標文件，若生成是目標文件，llc會調用LLVM中的匯編輸出的代碼庫來工作（注意這個匯編器和gcc的匯編器也不同，它輸入的是MI，是一種後端的中間表示）。除此之外，還可以用-On來指定優化級別（llc默認優化級別是-O2），或者其他一些參數。

（.bc文件換成.ll文件也可以）

這是LLVM匯編器，它輸入匯編文件，輸出目標文件, 類似於gnu中的as命令。同時，它也可以反匯編，指定特殊參數（–disassemble）就行。可以發現，llc和llvm-mc都會調用到輸出目標文件的庫，也就是MCObjectStreamer。

這個工具是LLVM IR的解釋器，也是一個JIT編譯器。LLVM可以把C語言翻譯成LLVM IR，然後解釋執行，與Java的那一套類似，這也是最初LLVM編寫時的實現（一個虛擬機運行IR）。

最早看到這個工具，以為是鏈接器，其實它是IR級別的鏈接器，鏈接的是IR文件。談到這里，可以說一下LLVM針對多個源文件編譯時的兩種目標碼輸出方式。

第一種是LLVM先通過前端把每個源文件單獨翻譯成IR級別，然後用llvm-link鏈接成一個IR，然後再經過優化、後端等步驟生成目標文件，使用llvm-link的同時，可以使用鏈接時優化。不過需要注意，這種方式同樣需要最終調用鏈接器，將這個目標文件鏈接成可執行文件。

第二種是LLVM通過前端把每個源文件單獨翻譯後，再單獨經過優化、後端等工作，將每個源文件生成目標文件，之後再調用鏈接器，將所有目標文件鏈接成可執行文件。

這是針對LLVM IR的匯編器，其實名字里帶as，實際上不是gcc那個as，它的功能是將.ll文件翻譯為.bc文件，LLVM項目里，.ll稱為LLVM匯編碼，所以llvm-as也就是IR的匯編器了。

與llvm-as剛好相反，IR的反匯編器，用來將.bc文件翻譯為.ll文件。

最後也提一下clang，它也是現在LLVM項目中一個很重要的前端工具。clang能夠調用整個編譯器的流程，也就是上邊其他工具調用的庫，它很多都同樣會調用。clang通過指定-emit-llvm參數，可以配合-S或-c生成.ll或.bc文件，這樣我們就能把Clang的部分和LLVM的後端分離開來獨立運行，對於觀察編譯器流程來說，很實用。

還有一些其他工具，就不舉例了，可以查看LLVM項目路徑下/src/tools/中查看。

㈣ 如何更好的掌握編譯器的設計與實現

1. 閱讀相關書籍：編譯原理、編譯器設計、編譯器實現等；
2. 自學相關編程語言：C、C++、Java等；
3. 實踐：可以使用開源的編譯器框架，例如ANTLR，搭建自己的編譯器；
4. 了解編譯器的各個組成部分，並學習它們的工作原理；
5. 閱讀技術文章，了解編譯器的設計和實現的最新進展；
6. 加入開源項目，編寫和維護編譯器；
7. 在論壇上交流，和更多的編譯器開發者分享心得體會；
8. 參加學術會議，接觸到最新的研究成果；
9. 嘗試著自己設計一個編譯器，用實踐來加深理解。