LLVM

LLVM[编辑]

LLVM

开发者	LLVM开发团队
初始版本	2003
稳定版本	3.5（2014年9月4日，4个月前）
编程语言	C++
操作系统	跨平台
类型	编译器
许可协议	伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校开源码许可（University of Illinois/NCSA Open Source License）
网站	llvm.org

LLVM，命名最早源自于底层虚拟机（Low Level Virtual Machine）的缩写^[1]。它是一个编译器的基础建设，以C++写成。它是为了任意一种编程语言写成的程序，利用虚拟技术，创造出编译时期，链结时期，运行时期以及“闲置时期”的优化。它最早是以C/C++为实现对象，目前它支持了包括ActionScript、Ada、D语言、Fortran、GLSL、Haskell、Java bytecode、Objective-C、Swift、Python、Ruby、Rust、Scala^[2]以及C♯^[3]。

LLVM项目起源于2000年伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校维克拉姆·艾夫（Vikram Adve）与克里斯·拉特纳（Chris Lattner）的研究发展而成，他们想要为所有静态及动态语言创造出动态的编译技术。LLVM是以BSD授权来发展的开源码软件。在2005年，苹果电脑雇用了克里斯·拉特纳及他的团队，为了苹果电脑开发应用程序系统^[4]，LLVM为现今Mac OS X及iOS开发工具的一部分。

LLVM的起名为Low Level Virtual Machine的首字字母缩写，由于这个项目的范围并不局限于创建一个虚拟机，所以这个缩写导致了广泛的疑惑。之后，LLVM开始成长，他成为众多编译工具及低级工具技术的统称，这使得这个名字变得更不贴切，所以这个项目放弃了这个缩写的意涵^[5]，现今LLVM已经单纯成为一个品牌，适用于LLVM底下的所有项目，包含LLVM中介码（LLVM IR）、LLVM除错工具、LLVM C++标准库...等。

因LLVM对产业的贡献，计算机协会于2012年授与Adve、Lattner及Evan ChengACM软件系统奖^[6]。

目录

   [隐藏] 

• 1 描述
• 2 编译器
• 3 另见
• 4 参考文献
• 5 外部链接

描述[编辑]

LLVM提供了完整编译系统的中间层，它会将中间语言（IF, Intermediate form）从编译器取出与优化，优化后的IF接着被转换及链结到目标平台的汇编语言。LLVM可以接受来自GCC工具链所编译的IF，包含它底下现存的编译器。

LLVM也可以在编译时期、链结时期，甚至是运行时期产生可重新定位的代码（Relocatable Code）。

LLVM支持与语言无关的指令集架构及类型系统^[7]。每个在静态单赋值形式（SSA）的指令集代表着，每个变量（被称为具有类型的暂存器）仅被赋值一次，这简化了变量间相依性的分析。LLVM允许代码被静态的编译，包含在传统的GCC系统底下，或是类似JAVA等后期编译才将IF编译成机器码所使用的实时编译（JIT）技术。它的类型系统包含基本类型（整数或是浮点数）及五个复合类型（指针、数组、矢量、结构及函数），在LLVM具体语言的类型建制可以以结合基本类型来表示，举例来说，C++所使用的class可以被表示为结构、函数及函数指针的数组所组成。

LLVM JIT编译器可以优化在运行时期时，程序所不需要的静态分支，这在一些部份求值（Partial Evaluation）的案例是相当有效，当程序有许多选项，在特定环境之下多数是可被判断为不需要的。这个特色被使用在Mac OS X Leopard（v10.5）底下OpenGL的管线，当硬件不支持某个功能时依然可以被成功地运作^[8]。OpenGL stack底下的绘图程序被编译为IF，接着在机器上运行时被编译，当系统拥有高级GPU时，这段程序会进行极少的修改并将传递指令给GPU，当系统拥有低级的GPU时，LLVM将会编译更多的程序，使这段GPU无法运行的指令，在本地端的中央处理器运行。LLVM增进了使用Intel GMA芯片等低端机器的性能。一个类似的系统发展于Gallium3D LLVMpipe，被合并进GNOME，使其可运行在没有GPU的环境^[9]。

根据2011年的测试，运行时期的性能，平均GCC比LLVM高出10%的性能^[10][11]。2013年的测试结果，LLVM可以编译出接近与GCC接近相同性能的运行码^[12]。

编译器[编辑]

LLVM最初被用来取代现有于GCC stack的代码产生器^[13]，许多GCC的前端已经可以与其运行，LLVM目前支持Ada、C语言、C++、D语言、Fortran及Objective-C的编译，它使用许多的编译器，有些来自4.0.1及4.2的GCC。

LLVM引发一些人来为许多语言开发新的编译器，其中一个最引发注意的就是Clang，它是一个新的编译器，同时支持C、Objective-C以及C++。主要来自苹果电脑的支持，Clang的目的用以取代GCC系统底下的C/Objective-C编译器，在当代的系统，他较为容易与集成开发环境（IDE）集成，而且对于线程有更好的支持。GCC底下Objective-C的开发已经停滞，而苹果电脑已经将其支持移至其他的维护分支。

Utrecht Haskell编译器可以产生LLVM使用的代码，但它还在初期的开发阶段，并且在许多案例，展示他比起C代码产生器拥有更好的效率^[14] Glasgow Haskell Compiler（GHC）拥有一个可以运作的LLVM后端，程序运行性能对比起原先的编译器可以达到30%的加速，它仅比一个由GHC所实现，并拥有多项优化技术的编译器还慢^[15]

还有其他的组件在不同的开发阶段，包含（但不限于）Java bytecode^[16]、通用中间语言（CIL）、MacRuby（实现Ruby 1.9）、Standard ML及新的graph coloring暂存器配置.^{[来源请求]}

另见[编辑]

  自由软件主题首页

• Clang C/C++编译器
• GNU Compiler Collection
• OpenGL

参考文献[编辑]

1. ^ http://lists.cs.uiuc.edu/pipermail/llvmdev/2011-December/046443.html
2. ^ Reedy, Geoff. Compiling Scala to LLVM. St. Louis, Missouri, United States. 2012-09-24 [2013-02-19].
3. ^ Mono LLVM, [2013-03-10]
4. ^ Adam Treat, mkspecs and patches for LLVM compile of Qt4
5. ^ Chris Lattner discusses the name LLVM. [22 December 2011].
6. ^ ACM Awards. ACM.
7. ^ LLVM Language Reference Manual. [16 April 2012].
8. ^ Chris Lattner. A cool use of LLVM at Apple: the OpenGL stack. LLVMdev mailing list. 15 August 2006 [26 October 2008].
9. ^ Michael Larabel, "GNOME Shell Works Without GPU Driver Support", phoronix, 6 November 2011
10. ^ V. Makarov. SPEC2000: Comparison of LLVM-2.9 and GCC4.6.1 on x86. [3 October 2011].
11. ^ V. Makarov. SPEC2000: Comparison of LLVM-2.9 and GCC4.6.1 on x86_64. [3 October 2011].
12. ^ Michael Larabel. LLVM/Clang 3.2 Compiler Competing With GCC. 27 December 2012 [31 March 2013].
13. ^ Lattner, Chris; Vikram Adve. Architecture For a Next-Generation GCC, First Annual GCC Developers' Summit. May 2003 [6 September 2009].
14. ^ Compiling Haskell To LLVM. [22 February 2009].
15. ^ LLVM Project Blog: The Glasgow Haskell Compiler and LLVM. [13 August 2010].
16. ^ Gaël Thomas, et al. VMKit: a substrate for virtual machines. LLVM.org. VMKit 目前的开发已经停滞，并且只支持和 LLVM 3.3 协同编译。对更高版本的 LLVM，需要对源码做一些修改。VMKit 在编译时需要 LLVM 源码中的lib, include。

外部链接[编辑]

• LLVM计划官方网站
• LLVM Project Blog
• LLVM: A Compilation Framework for Lifelong Program Analysis & Transformation—a published paper by Chris Lattner and Vikram Adve.
• LLVM Language Reference Manual—describes the LLVM intermediate representation.
• LLVM 2.0 Presentation—Google Tech Talk Presentation on LLVM 2.0
• Discussion of LLVM by John Siracusa at Ars Technica
• LLVM内部结构（The Architecture of Open Source Applications, Volume II - ISBN 9781105571817）
• LLVMLinux项目

分类：

• 编译器软件
• 程序设计工具
• 虚拟化软件
• C语言家族