数据库必知词汇:LLVM

简介: LLVM命名最早源自于底层虚拟机(Low Level Virtual Machine)的缩写,由于命名带来的混乱,目前LLVM就是该项目的全称。LLVM 核心库提供了与编译器相关的支持,可以作为多种语言编译器的后台来使用。能够进行程序语言的编译器优化、链接优化、在线编译优化、代码生成。

LLVM命名最早源自于底层虚拟机(Low Level Virtual Machine)的缩写,由于命名带来的混乱,目前LLVM就是该项目的全称。LLVM 核心库提供了与编译器相关的支持,可以作为多种语言编译器的后台来使用。能够进行程序语言的编译器优化、链接优化、在线编译优化、代码生成。

LLVM是一个自由软件项目,其起源于 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,LLVM 为现今 Mac OS X 及iOS开发工具的一部分。

LLVM提供一个现代化的,基于SSA的编译策略能够同时支持静态和动态的任意编程语言的编译目标。自那时以来,已经成长为LLVM的主干项目,由不同的子项目组成,其中许多正在生产中使用的各种商业和开源的项目,以及被广泛用于学术研究。

LLVM的项目是一个模块化和可重复使用的编译器和工具技术的集合。LLVM和大家所熟知的JVM 以及 .net Runtime这样的虚拟机不同,这个虚拟系统提供了一套中立的中间代码和编译基础设施,并围绕这些设施提供了一套全新的编译策略(使得优化能够在编译、连接、运行环境执行过程中,以及安装之后以有效的方式进行)和其他一些非常有意思的功能。

随着LLVM 这几年快速普及,其还具有很多优秀特性:

  • LLVM 也可以在编译时期、链接时期,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。LLVM 可以提供完整编译器系统的中间层,从编译器获取中间表示(IR)代码并发出优化的 IR。然后可以将这个新的 IR 转换并链接到目标平台的依赖于机器的汇编语言代码。在我们的应用场景中,使用 LLVM API 会生成中间代码 IR。存放在内存或外部文件中。在目标平台执行时,针对对应的平台再生成对应的机器码再执行。这意味着我们在 IR 层编程,在不同的 CPU 上执行,会生当前硬件平台生成最优的机器码。即使是 intel 的 x86 平台,不同代的 CPU 优化程度也不同。例如 LLVM 会充分利用新 CPU 上的指令集,例如 SIMD。这一点在数据仓库做浮点数计算时会用到。
  • LLVM 有一套完整的 API 可以用于编码,并生成 LLVM IR 中间代码。支持很多种编码语言,C/C++ 都覆盖到了。我们主要的工作都在这了。
  • LLVM 的前端编译器 clang 兼容 gcc, 且性能相当。相关代码使用编译器 clang 编译,能和 gcc 编译的二进制相互链接。

资料来源:
编译器架构 LLVM https://www.oschina.net/p/llvm
The LLVM Compiler Infrastructure https://llvm.org/
The Architecture of Open Source Applications: LLVM http://www.aosabook.org/en/llvm.html
PgSQL · 特性分析· JIT 在数据仓库中的应用价值 http://mysql.taobao.org/monthly/2016/11/10/?spm=a2c4e.10696291.0.0.779f19a4sj5A7r

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