LLVM编译器实战教程

作者: 拉斐尔·奥勒（Rafael Auler）著 , 布鲁诺·卡多索·洛佩斯(Bruno 译 , Cardoso 译 , Lopes 译 , 过敏意译 , 冷静文译

出版社: 机械工业出版社

出版时间: 2019-08

版次: 1

ISBN: 9787111631972

定价: 79.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 212页

分类: 计算机与互联网

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　　LLVM是一个正在发展中的前沿编译器技术框架，它易于扩展并设计成多个库，可以为编译器入门者提供流畅的体验，并能使编译器开发所涉及的学习过程变得非常顺畅。
　　《LLVM编译器实战教程》首先介绍如何配置、构建和安装LLVM库、工具和外部项目，随后介绍LLVM设计以及它在每个LLVM编译器阶段的实际工作方式，这些阶段包括：前端、IR、后端、JIT引擎、交叉编译功能和插件接口。
　　《LLVM编译器实战教程》还提供了多个实际操作的范例和源代码片段，可以帮助读者顺利地掌握LLVM编译器开发环境的入门知识。布鲁诺·卡多索·洛佩斯（Bruno Cardoso Lopes）在巴西坎皮纳斯大学获得计算机科学博士学位。自2007年以来，他一直是LLVM的贡献者，从头开始实现MIPS后端，并且已经维护了几年。另外，他还编写了x86 AVX支持方案，并改进了ARM汇编器。他的研究兴趣包括代码压缩技术和对ISA进行位宽压缩。之前他还开发了Linux和FreeBSD操作系统的驱动程序。拉斐尔·奥勒（Rafael Auler）是巴西坎皮纳斯大学的博士生，并拥有该大学计算机科学硕士学位和计算机工程学士学位。在作为硕士生期间，他编写了一个可以根据体系结构描述文件自动生成LLVM后端的概念验证工具。目前，他的博士研究课题包括动态二进制翻译、即时编译器和计算机体系结构。 Rafael还是微软研究院2013年研究生研究奖学金获得者。

出版者的话
译者序
前言
关于作者
关于审稿人
第1章　构建和安装LLVM  1
1.1　了解LLVM版本  1
1.2　获取预构建包  2
1.2.1　获取官方预构建二进制文件  2
1.2.2　使用软件包管理器  3
1.3　从源代码构建  4
1.3.1　系统要求  4
1.3.2　获取源代码  4
1.3.3　构建和安装LLVM  5
1.3.4　Windows和Microsoft Visual Studio  10
1.3.5　Mac OS X和Xcode  12
1.4　总结  14
第2章　外部项目  15
2.1　Clang外部项目介绍  15
2.1.1　构建和安装Clang外部工具  16
2.1.2　理解Compiler-RT  17
2.1.3　实验Compiler-RT  17
2.2　使用DragonEgg插件  18
2.2.1　构建DragonEgg  19
2.2.2　使用DragonEgg和LLVM工具了解编译流程  19
2.2.3　理解LLVM测试套件  20
2.2.4　使用LLDB  21
2.2.5　libc++标准库介绍  23
2.3　总结  25
第3章　工具和设计  26
3.1　LLVM的基本设计原理及其历史  26
3.2　理解目前的LLVM  27
3.3　与编译器驱动程序交互  29
3.4　使用独立工具  30
3.5　深入LLVM内部设计  33
3.5.1　了解LLVM的基本库  33
3.5.2　介绍LLVM的C++惯例  34
3.5.3　演示可插拔的流程接口  37
3.6　编写你的第一个LLVM项目  38
3.6.1　编写Makefile  38
3.6.2　编写代码  40
3.7　关于LLVM源代码的一般建议  41
3.7.1　将代码理解为文档  42
3.7.2　请求社区的帮助  42
3.7.3　应对更新：使用SVN日志作为文档  42
3.7.4　结束语  44
3.8　总结  44
第4章　前端  45
4.1　Clang简介  45
4.1.1　前端操作  46
4.1.2　库  47
4.1.3　理解Clang诊断  49
4.2　Clang前端阶段介绍  52
4.2.1　词法分析  52
4.2.2　语法分析  58
4.2.3　语义分析  63
4.2.4　生成LLVM IR代码  65
4.3　完整的例子  65
4.4　总结  68
第5章　LLVM中间表示  69
5.1　概述  69
5.2　操作IR格式的基本工具示例  71
5.3　LLVM IR语法介绍  71
5.4　编写自定义的LLVM IR生成器  76
5.4.1　构建和运行IR生成器  79
5.4.2　使用C++后端编写代码来生成IR构造  80
5.5　在IR层执行优化  80
5.5.1　编译时优化和链接时优化  80
5.5.2　发现最佳编译器流程  82
5.5.3　流程间的依赖关系  83
5.5.4　了解流程API  85
5.5.5　自定义流程  85
5.6　总结  89
第6章　后端  90
6.1　概述  90
6.2　后端代码结构介绍  92
6.3　后端库介绍  93
6.4　如何使用TableGen实现LLVM后端  94
6.4.1　TableGen语言  95
6.4.2　代码生成器.td文件介绍  96
6.5　指令选择阶段介绍  100
6.5.1　SelectionDAG类  100
6.5.2　降级  102
6.5.3　DAG合并以及合法化  103
6.5.4　DAG到DAG指令选择  104
6.5.5　指令选择过程可视化  107
6.5.6　快速指令选择  107
6.6　调度器  107
6.6.1　指令执行进程表  108
6.6.2　竞争检测  109
6.6.3　调度单元  109
6.7　机器指令  109
6.8　寄存器分配  110
6.8.1　寄存器合并器  111
6.8.2　虚拟寄存器重写  114
6.8.3　编译目标的信息  115
6.9　前序代码和结束代码  116
6.10　机器代码框架介绍  116
6.10.1　 MC指令  116
6.10.2　代码输出  117
6.11　自定义机器流程  119
6.12　总结  121
第7章　即时编译器  122
7.1　LLVM JIT引擎的基础知识介绍  122
7.1.1　介绍执行引擎  123
7.1.2　内存管理  124
7.2　llvm::JIT框架介绍  124
7.2.1　将二进制大对象写入内存  125
7.2.2　使用JITMemoryManager  125
7.2.3　目标代码输出器  125
7.2.4　目标信息  127
7.2.5　学习如何使用JIT类  127
7.3　llvm::MCJIT框架介绍  131
7.3.1　MCJIT引擎  131
7.3.2　MCJIT中模块编译过程  132
7.3.3　使用MCJIT引擎  135
7.4　使用LLVM JIT编译工具  137
7.4.1　使用lli工具  137
7.4.2　使用llvm-rtdyld工具  138
7.5　其他资源  139
7.6　总结  139
第8章　跨平台编译  140
8.1　GCC和LLVM对比  140
8.2　目标三元组介绍  141
8.3　准备自己的工具链  142
8.3.1　标准C/C++库  143
8.3.2　运行时库  143
8.3.3　汇编器和链接器  144
8.3.4　Clang前端  144
8.4　用Clang命令行参数进行交叉编译  145
8.4.1　针对目标的驱动程序选项  145
8.4.2　依赖包  145
8.4.3　交叉编译  146
8.4.4　更改系统根目录  148
8.5　生成Clang交叉编译器  149
8.5.1　配置选项  149
8.5.2　构建和安装基于Clang的交叉编译器  149
8.5.3　其他构建方法  150
8.6　测试  151
8.6.1　开发板  151
8.6.2　模拟器  151
8.7　其他资源  152
8.8　总结  152
第9章　Clang静态分析器  153
9.1　静态分析器的作用  153
9.1.1　传统警告信息和Clang静态分析器比较  153
9.1.2　符号执行引擎的高效性  156
9.2　测试静态分析器  158
9.2.1　使用驱动程序与使用编译器  158
9.2.2　了解可用的检查器  158
9.2.3　在Xcode IDE中使用静态分析器  160
9.2.4　生成HTML格式的图形
9.2.5　处理大型项目  161
9.3　使用自定义的检查器扩展静态分析器  164
9.3.1　熟悉项目架构  164
9.3.2　自定义检查器
......
内容简介:
　　LLVM是一个正在发展中的前沿编译器技术框架，它易于扩展并设计成多个库，可以为编译器入门者提供流畅的体验，并能使编译器开发所涉及的学习过程变得非常顺畅。
　　《LLVM编译器实战教程》首先介绍如何配置、构建和安装LLVM库、工具和外部项目，随后介绍LLVM设计以及它在每个LLVM编译器阶段的实际工作方式，这些阶段包括：前端、IR、后端、JIT引擎、交叉编译功能和插件接口。
　　《LLVM编译器实战教程》还提供了多个实际操作的范例和源代码片段，可以帮助读者顺利地掌握LLVM编译器开发环境的入门知识。
作者简介:
布鲁诺·卡多索·洛佩斯（Bruno Cardoso Lopes）在巴西坎皮纳斯大学获得计算机科学博士学位。自2007年以来，他一直是LLVM的贡献者，从头开始实现MIPS后端，并且已经维护了几年。另外，他还编写了x86 AVX支持方案，并改进了ARM汇编器。他的研究兴趣包括代码压缩技术和对ISA进行位宽压缩。之前他还开发了Linux和FreeBSD操作系统的驱动程序。拉斐尔·奥勒（Rafael Auler）是巴西坎皮纳斯大学的博士生，并拥有该大学计算机科学硕士学位和计算机工程学士学位。在作为硕士生期间，他编写了一个可以根据体系结构描述文件自动生成LLVM后端的概念验证工具。目前，他的博士研究课题包括动态二进制翻译、即时编译器和计算机体系结构。 Rafael还是微软研究院2013年研究生研究奖学金获得者。
目录:
出版者的话
译者序
前言
关于作者
关于审稿人
第1章　构建和安装LLVM  1
1.1　了解LLVM版本  1
1.2　获取预构建包  2
1.2.1　获取官方预构建二进制文件  2
1.2.2　使用软件包管理器  3
1.3　从源代码构建  4
1.3.1　系统要求  4
1.3.2　获取源代码  4
1.3.3　构建和安装LLVM  5
1.3.4　Windows和Microsoft Visual Studio  10
1.3.5　Mac OS X和Xcode  12
1.4　总结  14
第2章　外部项目  15
2.1　Clang外部项目介绍  15
2.1.1　构建和安装Clang外部工具  16
2.1.2　理解Compiler-RT  17
2.1.3　实验Compiler-RT  17
2.2　使用DragonEgg插件  18
2.2.1　构建DragonEgg  19
2.2.2　使用DragonEgg和LLVM工具了解编译流程  19
2.2.3　理解LLVM测试套件  20
2.2.4　使用LLDB  21
2.2.5　libc++标准库介绍  23
2.3　总结  25
第3章　工具和设计  26
3.1　LLVM的基本设计原理及其历史  26
3.2　理解目前的LLVM  27
3.3　与编译器驱动程序交互  29
3.4　使用独立工具  30
3.5　深入LLVM内部设计  33
3.5.1　了解LLVM的基本库  33
3.5.2　介绍LLVM的C++惯例  34
3.5.3　演示可插拔的流程接口  37
3.6　编写你的第一个LLVM项目  38
3.6.1　编写Makefile  38
3.6.2　编写代码  40
3.7　关于LLVM源代码的一般建议  41
3.7.1　将代码理解为文档  42
3.7.2　请求社区的帮助  42
3.7.3　应对更新：使用SVN日志作为文档  42
3.7.4　结束语  44
3.8　总结  44
第4章　前端  45
4.1　Clang简介  45
4.1.1　前端操作  46
4.1.2　库  47
4.1.3　理解Clang诊断  49
4.2　Clang前端阶段介绍  52
4.2.1　词法分析  52
4.2.2　语法分析  58
4.2.3　语义分析  63
4.2.4　生成LLVM IR代码  65
4.3　完整的例子  65
4.4　总结  68
第5章　LLVM中间表示  69
5.1　概述  69
5.2　操作IR格式的基本工具示例  71
5.3　LLVM IR语法介绍  71
5.4　编写自定义的LLVM IR生成器  76
5.4.1　构建和运行IR生成器  79
5.4.2　使用C++后端编写代码来生成IR构造  80
5.5　在IR层执行优化  80
5.5.1　编译时优化和链接时优化  80
5.5.2　发现最佳编译器流程  82
5.5.3　流程间的依赖关系  83
5.5.4　了解流程API  85
5.5.5　自定义流程  85
5.6　总结  89
第6章　后端  90
6.1　概述  90
6.2　后端代码结构介绍  92
6.3　后端库介绍  93
6.4　如何使用TableGen实现LLVM后端  94
6.4.1　TableGen语言  95
6.4.2　代码生成器.td文件介绍  96
6.5　指令选择阶段介绍  100
6.5.1　SelectionDAG类  100
6.5.2　降级  102
6.5.3　DAG合并以及合法化  103
6.5.4　DAG到DAG指令选择  104
6.5.5　指令选择过程可视化  107
6.5.6　快速指令选择  107
6.6　调度器  107
6.6.1　指令执行进程表  108
6.6.2　竞争检测  109
6.6.3　调度单元  109
6.7　机器指令  109
6.8　寄存器分配  110
6.8.1　寄存器合并器  111
6.8.2　虚拟寄存器重写  114
6.8.3　编译目标的信息  115
6.9　前序代码和结束代码  116
6.10　机器代码框架介绍  116
6.10.1　 MC指令  116
6.10.2　代码输出  117
6.11　自定义机器流程  119
6.12　总结  121
第7章　即时编译器  122
7.1　LLVM JIT引擎的基础知识介绍  122
7.1.1　介绍执行引擎  123
7.1.2　内存管理  124
7.2　llvm::JIT框架介绍  124
7.2.1　将二进制大对象写入内存  125
7.2.2　使用JITMemoryManager  125
7.2.3　目标代码输出器  125
7.2.4　目标信息  127
7.2.5　学习如何使用JIT类  127
7.3　llvm::MCJIT框架介绍  131
7.3.1　MCJIT引擎  131
7.3.2　MCJIT中模块编译过程  132
7.3.3　使用MCJIT引擎  135
7.4　使用LLVM JIT编译工具  137
7.4.1　使用lli工具  137
7.4.2　使用llvm-rtdyld工具  138
7.5　其他资源  139
7.6　总结  139
第8章　跨平台编译  140
8.1　GCC和LLVM对比  140
8.2　目标三元组介绍  141
8.3　准备自己的工具链  142
8.3.1　标准C/C++库  143
8.3.2　运行时库  143
8.3.3　汇编器和链接器  144
8.3.4　Clang前端  144
8.4　用Clang命令行参数进行交叉编译  145
8.4.1　针对目标的驱动程序选项  145
8.4.2　依赖包  145
8.4.3　交叉编译  146
8.4.4　更改系统根目录  148
8.5　生成Clang交叉编译器  149
8.5.1　配置选项  149
8.5.2　构建和安装基于Clang的交叉编译器  149
8.5.3　其他构建方法  150
8.6　测试  151
8.6.1　开发板  151
8.6.2　模拟器  151
8.7　其他资源  152
8.8　总结  152
第9章　Clang静态分析器  153
9.1　静态分析器的作用  153
9.1.1　传统警告信息和Clang静态分析器比较  153
9.1.2　符号执行引擎的高效性  156
9.2　测试静态分析器  158
9.2.1　使用驱动程序与使用编译器  158
9.2.2　了解可用的检查器  158
9.2.3　在Xcode IDE中使用静态分析器  160
9.2.4　生成HTML格式的图形
9.2.5　处理大型项目  161
9.3　使用自定义的检查器扩展静态分析器  164
9.3.1　熟悉项目架构  164
9.3.2　自定义检查器
......