IOS开发者，为什么都该懂点LLVM

当然，因为LLVM实在太强大，你会听到许多其他特性（它可以是个JIT；支持了一大批非类C语言；还是App Store上的一种新的发布方式等等）。这些都是真的，不过就这篇文章而言，还是上面的定义更重要。

下面是一些让LLVM与众不同的原因：

LLVM的“中间表示”（IR）是一项大创新。LLVM的程序表示方法真的“可读”（如果你会读汇编）。虽然看上去这没什么要紧，但要知道，其他编译器的中间表示大多是种内存中的复杂数据结构，以至于很难写出来，这让其他编译器既难懂又难以实现。

然而LLVM并非如此。其架构远比其他编译器要模块化得多。这种优点可能部分来自于它的最初实现者。

尽管LLVM给我们这些狂热的学术黑客提供了一种研究工具的选择，它还是一款有大公司做后台的工业级编译器。这意味着你不需要去在“强大的编译器”和“可玩的编译器”之间做妥协——不像你在Java世界中必须在HotSpot和Jikes之间权衡那样。

为什么人人需要懂点儿LLVM？

是，LLVM是一款酷炫的编译器，但是如果不做编译器研究，还有什么理由要管它？

答：只要你和程序打交道，了解编译器架构就会令你受益，而且从我个人经验来看，非常有用。利用它，可以分析程序要多久一次来完成某项工作；改造程序，使其更适用于你的系统，或者模拟一个新的处理器架构或操作系统——只需稍加改动，而不需要自己烧个芯片，或者写个内核。对于计算机科学研究者来说，编译器远比他们想象中重要。建议你先试试LLVM，而不用hack下面这些工具（除非你真有重要的理由）：

架构模拟器；

动态二进制分析工具，比如Pin；

源代码变换（简单的比如sed，复杂一些的比如抽象语法树的分析和序列化）；

修改内核来干预系统调用；

任何和虚拟机管理程序相似的东西。

就算一个编译器不能完美地适合你的任务，相比于从源码到源码的翻译工作，它可以节省你九成精力。

下面是一些巧妙利用了LLVM，而又不是在做编译器的研究项目：

UIUC的Virtual Ghost，展示了你可以用编译器来保护挂掉的系统内核中的进程。

UW的CoreDet利用LLVM实现了多线程程序的确定性。

在我们的近似计算工作中，我们使用LLVM流程来给程序注入错误信息，以模仿一些易出错的硬件。

重要的话说三遍：LLVM不是只用来实现编译优化的！LLVM不是只用来实现编译优化的！LLVM不是只用来实现编译优化的！

组成部分

LLVM架构的主要组成部分如下（事实上也是所有现代编译器架构）：

前端，流程（Pass），后端

下面分别来解释：

前端获取你的源代码然后将它转变为某种中间表示。这种翻译简化了编译器其他部分的工作，这样它们就不需要面对比如C++源码的所有复杂性了。作为一个豪迈人，你很可能不想再做这部分工作；可以不加改动地使用Clang来完成。

“流程”将程序在中间表示之间互相变换。一般情况下，流程也用来优化代码：流程输出的（中间表示）程序和它输入的（中间表示）程序相比在功能上完全相同，只是在性能上得到改进。这部分通常是给你发挥的地方。你的研究工具可以通过观察和修改编译过程流中的IR来完成任务。

后端部分可以生成实际运行的机器码。你几乎肯定不想动这部分了。

虽然当今大多数编译器都使用了这种架构，但是LLVM有一点值得注意而与众不同：整个过程中，程序都使用了同一种中间表示。在其他编译器中，可能每一个流程产出的代码都有一种独特的格式。LLVM在这一点上对hackers大为有利。我们不需要担心我们的改动该插在哪个位置，只要放在前后端之间某个地方就足够了。

开始

让我们开干吧。

获取LLVM

首先需要安装LLVM。Linux的诸发行版中一般已经装好了LLVM和Clang的包，你直接用便是。但你还是需要确认一下机子里的版本，是不是有所有你要用到的头文件。在OS X系统中，和XCode一起安装的LLVM就不是那么完整。还好，用CMake从源码构建LLVM也没有多难。通常你只需要构建LLVM本身，因为你的系统提供的Clang已经够用（只要版本是匹配的，如果不是，你也可以自己构建Clang）。

具体在OS X上，Brandon Holt有一个不错的指导文章。用Homebrew也可以安装LLVM。

去读手册

你需要对文档有所了解。我找到了一些值得一看的链接：

自动生成的Doxygen文档页非常重要。要想搞定LLVM，你必须要以这些API的文档维生。这些页面可能不太好找，所以我推荐你直接用Google搜索。只要你在搜索的函数或者类名后面加上“LLVM”，你一般就可以用Google找到正确的文档页面了。（如果你够勤奋，你甚至可以“训练”你的Google，使得在不输入LLVM的情况下它也可以把LLVM的相关结果推到最前面）虽然听上去有点逗，不过你真的需要这样找LLVM的API文档——反正我没找到其他的好方法。

《语言参考手册》也非常有用，如果你曾被LLVM IR dump里面的语法搞糊涂的话。

《开发者手册》描述了一些LLVM特有的数据结构的工具，比如高效字符串，vector和map的替代品等等。它还描述了一些快速类型检查工具isa、cast和dyn_cast），这些你不管在哪都要跑。

◾如果你不知道你的流程可以做什么，读《编写LLVM流程》。不过因为你只是个研究人员而不是浸淫于编译器的大牛，本文的观点可能和这篇教程在一些细节上有所不同。（最紧急的是，别再用基于Makefile的构建系统了。直接开始用CMake构建你的程序吧，读读《“源代码外”指令》）尽管上面这些是解决流程问题的官方材料，

不过在在线浏览LLVM代码时，这个GitHub镜像有时会更方便。

原文链接：http://adriansampson.net/blog/llvm.html

作者：Adrian Sampson

译者：张洵恺

觉得很有用，就转载到这里，但有些地方不太明白，望高手进行深入解读！！！