LLVM整理

LLVM编译一个源文件的过程:

预处理 -> 词法分析 -> Token -> 语法分析 - > AST树 -> 代码生成 -> LLVM IR -> 优化 -> 生成汇编代码 -> Link -> 目标文件

基于LLVM, 我们可以做什么
a. 做语法树分析, 实现语言转换, 入如OC转Swift, JS 或其他语言
b. 编写ClangPlugin, 用于代码的命名规范, 编写规范
c. 编写Pass, 代码混淆优化.

作者：Lin__Chuan
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LLVM构成

首先解决了一个很大的问题：假如有N种语言（C、OC、C++、Swift...）的前端，同时也有M个架构（模拟器、arm64、x86...）的Target，是否就需要 N × M 个编译器？

三相架构的价值就体现出来了，通过共享优化器的中转，很好的解决了这个问题。

假如你需要增加一种语言，只需要增加一种前端；假如你需要增加一种处理器架构，也只需要增加一种后端，而其他的地方都不需要改动。这复用思想很牛逼吧。

2.2 LLVM编译器的组成

LLVM项目是模块化和可重用的编译器和工具链技术的集合。LLVM主要的子项目有一下几个：

1.LLVM核心库:

LLVM提供一个独立的链接代码优化器为许多流行CPU（以及一些不太常见的CPU）的代码生成支持。这些库是围绕一个指定良好的代码表示构建的，称为LLVM中间表示（“LLVM IR”）。LLVM还可以充当JIT编译器 - 它支持x86 / x86_64和PPC / PPC64程序集生成，并具有针对编译速度的快速代码优化。。

2.LLVM IR 生成器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以及提供构建优秀源代码工具的平台。

3.LLDB项目:

LLDB项目以LLVM和Clang提供的库为基础，提供了一个出色的本机调试器。它使用Clang AST和表达式解析器，LLVM JIT，LLVM反汇编程序等，以便提供“正常工作”的体验。在加载符号时，它也比GDB快速且内存效率更高。

4.libc ++和libc++:

libc ++和libc++ ABI项目提供了C ++标准库的标准符合性和高性能实现，包括对C ++ 11的完全支持。

5.lld项目:

lld项目旨在成为clang / llvm的内置链接器。目前，clang必须调用系统链接器来生成可执行文件。

其他的就不再详细介绍了,详情可以参考(LLVM和Clang)

总之，LLVM是Apple主导的开源框架，并提供一套使用于Apple平台的LLVM编译器，同时提供优秀的性能，所以Apple采用LLVM的方式进行编译

应用场景

Clang是LLVM的一个前端，在Xcode编译iOS项目的时候，都是使用的LLVM，其实在编写代码以及调试的时候都在接触LLVM提供的功能，例如：代码的亮度（Clang）、实时代码检查（Clang）、代码提示（Clang）、debug断点调试（LLDB）。

iOS 项目的编译过程

写入辅助文件：
将项目的文件结构对应表、将要执行的脚本、项目依赖库的文件结构对应表写成文件，方便后面使用；并且创建一个.app包，后面编译后的文件都会被放入包中；
运行预设脚本：
Cocoapods会预设一些脚本，当然你也可以自己预设一些脚本来运行。这些脚本都在BuildPhases中可以看到；
编译文件：
针对每一个文件进行编译，生成可执行文件Mach-O，这过程LLVM的完整流程，前端、优化器、后端；
链接文件：
将项目中的多个可执行文件合并成一个文件；
拷贝资源文件：
将项目中的资源文件拷贝到目标包；
编译storyboard文件：
storyboard文件也是会被编译的；
链接storyboard文件：
将编译后的storyboard文件链接成一个文件；
编译Asset文件：
我们的图片如果使用Assets.xcassets来管理图片，那么这些图片将会被编译成机器码，除了icon和launchImage；
运行Cocoapods脚本：
将在编译项目之前已经编译好的依赖库和相关资源拷贝到包中。
生成.app包
将Swift标准库拷贝到包中
对包进行签名
完成打包

Swift的编译过程

在Swift 编译器结构的官方文档中描述了 Swift 编译器是如何工作的，分为如下步骤：

解析：解析器是一个简单的递归下降解析器（在lib / Parse中实现），带有集成的手动编码词法分析器。解析器负责生成没有任何语义或类型信息的抽象语法树（AST），并针对输入源的语法问题发出警告或错误。

语意分析：语义分析（在lib / Sema中实现）负责解析 AST 并将其转换为格式良好的完全检查形式的 AST，并在源代码中发出语义问题的警告或错误。语义分析包括类型推断，如果成功，则所得到的代码是类型检查安全的 AST 。

Clang导入器：Clang导入器（在lib / ClangImporter中实现）导入Clang模块，并将它们导出的 C 或 Objective-C API 映射到相应的 Swift API中。结果导入的 AST 可以通过语义分析来引用。

SIL生成：Swift中间语言（Swift Intermediate Language，简称SIL）是一种高级的，Swift特有的中间语言，适用于 Swift 代码的进一步分析和优化。SIL 生成阶段（在lib / SILGen中实现）将类型检查的 AST 降低到所谓的 “原始” SIL。SIL的设计描述在docs/ SIL.rst中可以看到。

SIL优化：在SIL优化（在lib/Analysis，lib/ ARC，lib/LoopTransforms，和lib/Transforms中实现）执行额外的高级别，Swift 特有的优化的程序，包括（例如）自动引用计数优化，虚拟化和通用专业化。

LLVM IR生成：IR生成（在lib/IRGen中实现）将 SIL 降到 LLVM IR，此时LLVM可以继续对其进行优化并生成机器码。

作者：素还真人
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Objective-C源文件编译过程

查看编译过程命令

clang -ccc-print-phases main.m

0: input, "main.m", objective-c
1: preprocessor, {0}, objective-c-cpp-output
2: compiler, {1}, ir
3: backend, {2}, assembler
4: assembler, {3}, object
5: linker, {4}, image
6: bind-arch, "x86_64", {5}, image

编译过程先后是读取源文件、预处理、编译生成中间表示、生成汇编码、链接生成image、绑定架构生成对应机器码