Войти
 | |
| Автор (ы) оригинала | Викрам Адве, Крис Латтнер |
|---|---|
| Разработчик (и) | Группа разработчиков LLVM |
| Первоначальный выпуск | 2003; 17 лет назад (2003 г.) |
| Стабильный выпуск | 11.0.0 / 12 октября 2020 г.; 15 дней назад (2020-10-12) |
| Репозиторий |  |
| Написано на | C ++ |
| Операционная система | Межплатформенный |
| Тип | Компилятор |
| Лицензия | UIUC (BSD-style ). Лицензия Apache 2.0 с исключениями LLVM (v9.0.0 или новее) |
| Веб-сайт | www.llvm.org |
Инфраструктурный проект LLVMкомпилятор представляет собой набор компилятора и набор инструментов технологии, которые можно использовать для разработки внешнего интерфейса для любого языка программирования и внутреннего интерфейса для любой архитектуры набора команд. LLVM разработан на основе независимого от языка промежуточного представления (IR), которое служит переносимым, высокоуровневым языком ассемблера, который может быть оптимизированным с различными преобразованиями за несколько проходов.
LLVM написан на C ++ и предназначен для времени компиляции, оптимизация времени связи, времени выполнения и "время простоя" ион. Первоначально реализованный для C и C ++, независимый от языка дизайн LLVM с тех пор породил большое количество интерфейсов : языки с компиляторами, использующими LLVM, включают ActionScript, Ada, C#,Common Lisp, Crystal, CUDA, D, Delphi, Dylan, Fortran, Графический язык программирования G, Halide, Haskell, Байт-код Java, Джулия, Kotlin, Lua, Objective-C, OpenCL, PostgreSQL SQL и PLpgSQL, Ruby, Rust, Scala, Swift и Xojo.
Проект LLVM стартовал в 2000 году в Universit y из Иллинойса в Урбана-Шампейн, под руководством Викрама Адве и Криса Латтнера. LLVM изначально был разработан как исследовательская инфраструктура для исследования методов динамической компиляции для статических и динамических языков программирования. LLVM был выпущен под лицензией Университета Иллинойса / NCSA с открытым исходным кодом, разрешающей лицензией на свободное программное обеспечение. В 2005 году Apple Inc. наняла Латтнера и сформировала команду для работы над системой LLVM для различных целей в системах разработки Apple. LLVM является неотъемлемой частью последних средств разработки Apple для macOS и iOS.
. Название LLVM изначально было инициализмом для низкоуровневой виртуальной машины. Это сокращение было официально удалено, чтобы избежать путаницы, поскольку LLVM превратился в зонтичный проект, который имеет мало отношения к тому, что большинство современных разработчиков считают (более конкретно) процессными виртуальными машинами. Теперь LLVM - это бренд, который применяется к зонтичному проекту LLVM, промежуточному представлению LLVM (IR), отладчику LLVM , реализации LLVM стандартной библиотеки C ++ (с полной поддержкой C ++ 11 и C ++ 14 ) и т. Д. LLVM администрируется LLVM Foundation. Его президентом является инженер-компилятор Таня Латтнер.
«За проектирование и внедрение LLVM» Association for Computing Machinery представила Викрама Адве, Криса Латтнера и программную систему ACM 2012 года. Награда.
Начиная с версии 9.0.0, он был перелицензирован на лицензию Apache 2.0 с исключениями LLVM.
LLVM может обеспечить промежуточные уровни полного компилятора система, взяв код промежуточного представления (IR) от компилятора и испуская оптимизированный IR. Затем этот новый IR можно преобразовать и связать в машинно-зависимый код языка ассемблера для целевой платформы. LLVM может принимать IR из GNU Compiler Collection (GCC) toolchain, что позволяет использовать его с широким спектром существующих компиляторов, написанных для этого проекта.
LLVM может также генерировать перемещаемый машинный код во время компиляции или компоновки или даже двоичный машинный код во время выполнения.
LLVM поддерживает независимый от языка набор инструкций и систему типов. Каждая инструкция находится в статической форме однократного назначения (SSA), что означает, что каждая переменная (называемая типизированным регистром) назначается один раз, а затем фиксируется. Это помогает упростить анализ зависимостей между переменными. LLVM позволяет компилировать код статически, как в традиционной системе GCC, или оставлять для поздней компиляции из IR в машинный код с помощью своевременной компиляции (JIT), аналогично Java. Система типов состоит из основных типов, таких как целое или числа с плавающей запятой и пять производных типов : указатели, массивы, векторы, структуры и функции. Конструкция типа на конкретном языке может быть представлена путем объединения этих базовых типов в LLVM. Например, класс в C ++ может быть представлен сочетанием структур, функций и массивов указателей на функции.
Компилятор LLVM JIT может оптимизировать ненужные статические ветви вне программы во время выполнения и, таким образом, полезен для частичная оценка в случаях, когда программа имеет много параметров, большинство из которых можно легко определить как ненужные в конкретной среде. Эта функция используется в конвейере OpenGL в Mac OS X Leopard (v10.5) для обеспечения поддержки отсутствующих аппаратных функций.
Графический код в стеке OpenGL можно оставить в промежуточном представлении, а затем скомпилировать при запуске на целевой машине. В системах с высокопроизводительными графическими процессорами (GPU) результирующий код остается довольно тонким, передавая инструкции на GPU с минимальными изменениями. В системах с графическими процессорами низкого уровня LLVM будет компилировать дополнительные процедуры, которые выполняются на локальном центральном процессоре (ЦП), которые имитируют инструкции, которые графический процессор не может выполнять внутренне. LLVM улучшил производительность на компьютерах начального уровня, использующих наборы микросхем Intel GMA. Аналогичная система была разработана в рамках Gallium3D LLVMpipe и включена в оболочку GNOME, чтобы позволить ей работать без загруженного надлежащего аппаратного драйвера 3D.
Для запуска - По производительности скомпилированных программ GCC раньше превосходил LLVM в среднем на 10% в 2011 году. Новые результаты в 2013 году показывают, что LLVM теперь догнал GCC в этой области и теперь компилирует двоичные файлы примерно с такой же производительностью.
LLVM стал зонтичным проектом, состоящим из нескольких компонентов.
LLVM изначально создавались для замены существующего генератора кода в стеке GCC, и многие внешние интерфейсы GCC были модифицированы для работы с ним, в результате чего получился уже не существующий пакет llvm-gcc. Модификации обычно включают этап IR-преобразования GIMPLE в LLVM, так что оптимизаторы LLVM и кодогенерацию можно использовать вместо системы GIMPLE GCC. Apple исторически была важным пользователем llvm-gcc. Это (использование внешнего интерфейса GCC) считалось в основном временной мерой, но с появлением clang и преимуществ LLVM и современной модульной кодовой базы clang ( а также скорость компиляции), по большей части устарели.
LLVM в настоящее время поддерживает компиляцию Ada, C, C ++, D, Delphi, Fortran, Haskell, Julia, Objective-C, Rust и Swift с использованием различных интерфейсов.
Широкий интерес к LLVM привел к нескольким попыткам разработать новый фронт заканчивается для множества языков. Наибольшее внимание привлек Clang, новый компилятор, поддерживающий C, C ++ и Objective-C. Clang, в первую очередь поддерживаемый Apple, нацелен на замену компилятора C / Objective-C в системе GCC на систему, которая более легко интегрируется с интегрированными средами разработки (IDE) и имеет более широкую поддержку многопоточность. Поддержка директив OpenMP была включена в Clang, начиная с выпуска 3.8.
Компилятор Utrecht Haskell может генерировать код для LLVM. Хотя генератор находится на ранних стадиях разработки, во многих случаях он оказался более эффективным, чем генератор кода C. Существует бэкэнд Glasgow Haskell Compiler (GHC), использующий LLVM, который обеспечивает 30% ускорение скомпилированного кода по сравнению с компиляцией собственного кода с помощью генерации кода GHC или C с последующей компиляцией, при этом отсутствует только один из множество методов оптимизации, реализованных GHC.
Многие другие компоненты находятся на разных стадиях разработки, включая, помимо прочего, компилятор Rust, байт-код Java интерфейс, внешний интерфейс Common Intermediate Language (CIL), реализация Ruby 1.9 MacRuby, различные интерфейсы для Standard ML и новый раскраска графа распределитель регистров.
LLVM IR используется, например, radeonsi и llvmpipe. Оба являются частью Mesa 3D.Ядром LLVM является промежуточное представление (IR), язык программирования низкого уровня, похожий на ассемблер. IR - это строго типизированный набор команд вычисления с сокращенным набором команд (RISC), который абстрагирует большинство деталей цели. Например, соглашение о вызовах абстрагируется с помощью инструкций call и ret с явными аргументами. Кроме того, вместо фиксированного набора регистров IR использует бесконечный набор временных файлов в виде% 0,% 1 и т. Д. LLVM поддерживает три эквивалентных формы IR: удобочитаемый формат сборки, формат в памяти, подходящий для интерфейсы и плотный формат битового кода для сериализации. Простое «Привет, мир!» программа в формате IR:
@.str = внутренняя константа [14 x i8] c "hello, world \ 0A \ 00" объявить i32 @printf (i8 *,...) define i32 @main ( i32% argc, i8 **% argv) nounwind {entry:% tmp1 = getelementptr [14 x i8], [14 x i8] * @.str, i32 0, i32 0% tmp2 = call i32 (i8 *,...) @printf (i8 *% tmp1) nounwind ret i32 0}Множество различных соглашений и функций, предоставляемых разными целями, означают, что LLVM не может действительно создать независимый от цели IR и перенаправить его без нарушения некоторых установленных правил. Примеры целевой зависимости, помимо того, что явно указано в документации, можно найти в предложении 2011 года для «wordcode», полностью независимого от цели варианта LLVM IR, предназначенного для онлайн-распространения. Более практичным примером является PNaCl.
В версии 3.4 LLVM поддерживает множество наборов инструкций, включая ARM, Qualcomm Hexagon., MIPS, Nvidia Parallel Thread Execution (PTX; в документации LLVM называется NVPTX), PowerPC, AMD TeraScale, AMD Graphics Core Next (GCN), SPARC, z / Architecture (называемый SystemZ в документации LLVM), x86, x86-64 и XCore. Некоторые функции недоступны на некоторых платформах. Большинство функций присутствует для x86, x86-64, z / Architecture, ARM и PowerPC. RISC-V поддерживается начиная с версии 7. В прошлом LLVM также полностью или частично поддерживал другие серверные программы, включая C бэкэнд, Cell SPU, mblaze (MicroBlaze), AMD R600, DEC / Compaq Alpha (Alpha AXP ) и Nios2, но большая часть этого оборудования в основном устарела, и поддержка и обслуживание LLVM не могут быть оправданы.
LLVM также поддерживает WebAssembly в качестве цели, что позволяет компилировать программы и выполнять их в среде WebAssembly, например Google Chrome / Chromium, Firefox, Microsoft Edge, Apple Safari или. Поддержка WebAssembly позволяет использовать в основном неизмененные C, C ++, D, Rust, Nim, Kotlin и, возможно, другие исходные коды, программы и библиотеки сторонних языков на основе LLVM и нацеливать их на WebAssembly.
Подпроект машинного кода (MC) LLVM - это структура LLVM для преобразования машинных инструкций между текстовыми формами и машинным кодом. Раньше LLVM полагался на системный ассемблер или ассемблер, предоставляемый инструментальной цепочкой, для перевода ассемблера в машинный код. Встроенный ассемблер LLVM MC поддерживает большинство целей LLVM, включая x86, x86-64, ARM и ARM64. Для некоторых целей, включая различные наборы инструкций MIPS, интегрированная поддержка сборки может использоваться, но все еще находится в стадии бета-тестирования.
Подпроект lld - это попытка разработать встроенный платформенно-независимый компоновщик для LLVM. lld направлен на устранение зависимости от стороннего компоновщика. По состоянию на май 2017 года lld поддерживает ELF, PE / COFF, Mach-O и WebAssembly в порядке убывания полноты. lld быстрее, чем обе разновидности GNU ld.
В отличие от компоновщиков GNU, lld имеет встроенную поддержку оптимизации времени компоновки. Это позволяет ускорить генерацию кода, поскольку позволяет избежать использования подключаемого модуля компоновщика, но, с другой стороны, запрещает взаимодействие с другими разновидностями LTO.
Проект LLVM включает реализацию вызываемой стандартной библиотеки C ++, с двойной лицензией по лицензии MIT и лицензии UIUC.
Начиная с версии 9.0.0, она была перенесена на Apache Лицензия 2.0 с исключениями LLVM.
Реализует набор оптимизаций расположения кэша, а также автопараллелизм и векторизацию с использованием многогранной модели.
Из-за разрешающей лицензии многие поставщики выпускают собственные настроенные форки LLVM. Это официально признано в документации LLVM, которая по этой причине предлагает не использовать номера версий при проверке функций. Некоторые из поставщиков включают:
Портал бесплатного программного обеспечения с открытым исходным кодом 