LLVM

介绍

和GCC一样，LLVM也是编译器，GCC是由GNU开发的编程语言编译器，是GNU项目的关键部分，也是自由的类Unix及苹果电脑Mac OS X操作系统的标准编译器。

LLVM本身不是缩略词，项目的名称就叫这个。该项目于2000年由美国伊利诺伊大学University of Illinois厄巴纳-香槟分校的Vikram Adve和Chris Lattner发起的，他们的目标在于提供一种基于静态单赋值SSA 现代编译策略能够支持任意编程语言的静态和动态编译的工具。LLVM首次发布是在2003年。从那时起，LLVM 已经发展成为一个由许多子项目组成的项目集，其中许多子项目广泛应用于商业软件，开源软件和学术研究中。LLVM的开源协议为:"Apache 2.0 License with LLVM exceptions" (opens new window)

LLVM包含的主要子工程有：

• LLVM Core Libraries，LLVM核心库提供了现代的独立于源码和目标的优化器，同时支持生成许多流行CPU的代码，这些库围绕一个明确的中间代码表示来构建，因此使用LLVM可以轻松地创建新的语言。

• Clang，Clang是LLVM原生的，主要用于C，C++和Objective-C的编译器。Clang Static Analyzer和clang-tidy是Clang前端工具，用于静态代码分析，可以自动的检测定位代码中的bug。

• LLDB，LLDB是一个由Clang和LLVM支持的用于调试C，C++，Objective-C和Objective-C++程序的交互式调试器。

• Polly，Polly是一个优化器插件，它使用数据流分析来提供高级优化。

• MLIR，MLIR是一个用于编译器和运行时系统的中间表示形式。MLIR 旨在解决软件碎片化问题，改进异构硬件的编译，大幅降低构建特定领域编译器的成本，并帮助将现有编译器连接在一起。

• OpenMP runtime，OpenMP运行时库支持多核和分布式并行计算。

• libc++和libc++abi，libc++是LLVM的C++标准库的实现，其比GCC更严格的遵守C++标准。

• LLD是一个新的链接器Linker,它可以直接替代系统链接器，而且运行速度更快。

• BOLT工程是一个后链接优化器，它根据采样剖析器收集的执行情况优化应用程序的代码布局，从而实现改进。

除了官方的子工程外，还有很多其他的工程使用LLVM来完成各种任务 (opens new window)，借助这些工程，可以使用LLVM来编译Ruby/Python/Haskell/Rust/PHP/Lua/Julia等语言。LLVM的优势在于其通用性，灵活性和可重用性，这也是其能够广泛应用于各种不同任务的原因。

安装LLVM

参考手册https://llvm.org/docs/GettingStarted.html#hardware (opens new window)

• 获取源码

git clone https://github.com/llvm/llvm-project.git
# 查看tag信息
git tag
# 切到对应版本的分支上
git checkout tag-name

• 构建配置

cmake -S llvm -B build -G <generator> [options]

命令中-S用于指定源代码目录，-B用于指定构建目录，-G用于指定生成器，不同平台使用的生成器分别为：

• Ninja,生成Ninja构建文件
• Unix Makefiles生成makefile
• Visual Studio生成Visual Stuio工程需要的文件
• Xcode生成Xcode工程

常用的cmake构建选项参数[options]:

• -DLLVM_ENABLE_PROJECTS想要构建的LLVM子项目列表，多个项目名称间使用逗号分割。譬如-DLLVM_ENABLE_PROJECTS="clang;lld;clang-tools-extra;lldb;polly"。
• -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=directory安装路径
• -DCMAKE_BUILD_TYPE=type构建类型，可选值有Debug、Release、RelWithDebInfo、MinSizeRel。
• -DLLVM_ENABLE_ASSERTIONS=ON在启用断言检查的情况下进行编译（对于调试构建，默认为打开，对于所有其他构建类型，默认为关闭）。
• -DLLVM_TARGETS_TO_BUILD=targets指定要构建的目标平台，多个目标名称用分号分隔。譬如-DLLVM_TARGETS_TO_BUILD="X86;ARM;AArch64"。
• -DLLVM_USE_LINKER=lld使用LDD作为链接器，

一个构建命令示例：

cmake -S llvm -B build -G "Unix Makefiles" -DLLVM_ENABLE_PROJECTS="clang;lld;clang-tools-extra;lldb;polly" -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/home/lx/data/sw/llvm-project-main/install -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DLLVM_ENABLE_ASSERTIONS=ON -DLLVM_USE_LINKER=lld

• 构建安装

make -jN && make install

使用LLVM

将install_dir/bin添加到环境变量PATH中，就可以使用LLVM了。

• 使用LLVM编译C/C++程序

clang++ -c hello.cpp -o hello.o

• 使用LLVM链接程序

lld -flavor gnu -o hello hello.o

• 使用LLVM的lldb调试程序

lldb ./hello

• 在cmake中使用clang
  • 设置环境变量

  export CC=/usr/bin/clang
  export CXX=/usr/bin/clang++
  cmake ..
  make
  

  • 使用cmake参数

  cmake .. -DCMAKE_C_COMPILER=/sw/llvm-project-main/install/bin/clang -DCMAKE_CXX_COMPILER=/sw/llvm-project-main/install/bin/clang
  

reference

1.https://llvm.org/ (opens new window)
2.https://llvm.org/docs/GettingStarted.html#hardware (opens new window)