8.万花筒：编译为目标代码

  • 第8章简介
  • 选择目标
  • 目标机器
  • 配置模块
  • 发射对象代码
  • 把它放在一起
  • 完整的代码清单

8.1 第8章介绍

欢迎阅读“ 使用LLVM实现语言 ”教程的第8章。本章介绍如何将语言编译为目标文件。

8.2。选择目标

LLVM本身支持交叉编译。您可以编译到当前计算机的体系结构，也可以轻松编译其他体系结构。在本教程中，我们将以当前计算机为目标。

要指定要定位的体系结构，我们使用称为“目标三元组”的字符串。这采用的形式 ---（参见交叉编译文档）。

举个例子，我们可以看到clang认为我们当前的目标三元组：

  1. $ clang --version | grep Target
  2. Target: x86_64-unknown-linux-gnu

运行此命令可能会在您的计算机上显示不同的内容，因为您可能正在使用不同的体系结构或操作系统。

幸运的是，我们不需要硬编码目标三元组来定位当前机器。LLVM提供sys::getDefaultTargetTriple，返回当前计算机的目标三元组。

  1. auto TargetTriple = sys::getDefaultTargetTriple();

LLVM不要求我们链接所有目标功能。例如，如果我们只是使用JIT，我们不需要组装打印机。同样，如果我们仅针对某些体系结构，我们只能链接这些体系结构的功能。

对于此示例，我们将初始化发出目标代码的所有目标。

  1. InitializeAllTargetInfos();
  2. InitializeAllTargets();
  3. InitializeAllTargetMCs();
  4. InitializeAllAsmParsers();
  5. InitializeAllAsmPrinters();

我们现在可以使用我们的目标三元组来获得Target：

  1. std::string Error;
  2. auto Target = TargetRegistry::lookupTarget(TargetTriple, Error);
  4. // Print an error and exit if we couldn't find the requested target.
  5. // This generally occurs if we've forgotten to initialise the
  6. // TargetRegistry or we have a bogus target triple.
  7. if (!Target) {
  8.   errs() << Error;
  9.   return 1;
  10. }

8.3 目标机器

我们还需要一个TargetMachine。此类提供了我们所针对的机器的完整机器描述。如果我们想要定位特定功能（例如SSE）或特定CPU（例如Intel的Sandylake），我们现在就这样做。

要查看LLVM知道哪些功能和CPU，我们可以使用 llc。例如，让我们看看x86：

  1. $ llvm-as < /dev/null | llc -march=x86 -mattr=help
  2. Available CPUs for this target:
  4.   amdfam10      - Select the amdfam10 processor.
  5.   athlon        - Select the athlon processor.
  6.   athlon-4      - Select the athlon-4 processor.
  7.   ...
  9. Available features for this target:
  11.   16bit-mode            - 16-bit mode (i8086).
  12.   32bit-mode            - 32-bit mode (80386).
  13.   3dnow                 - Enable 3DNow! instructions.
  14.   3dnowa                - Enable 3DNow! Athlon instructions.
  15.   ...

对于我们的示例，我们将使用通用CPU，而无需任何其他功能，选项或重定位模型。

  1. auto CPU = "generic";
  2. auto Features = "";
  4. TargetOptions opt;
  5. auto RM = Optional<Reloc::Model>();
  6. auto TargetMachine = Target->createTargetMachine(TargetTriple, CPU, Features, opt, RM);

8.4 配置模块

我们现在准备配置我们的模块，以指定目标和数据布局。这不是绝对必要的，但前端性能指南建议这样做。通过了解目标和数据布局，优化得益。

  1. TheModule->setDataLayout(TargetMachine->createDataLayout());
  2. TheModule->setTargetTriple(TargetTriple);

8.5 发射对象代码

我们准备发出目标代码了！让我们定义我们要将文件写入的位置：

  1. auto Filename = "output.o";
  2. std::error_code EC;
  3. raw_fd_ostream dest(Filename, EC, sys::fs::F_None);
  5. if (EC) {
  6.   errs() << "Could not open file: " << EC.message();
  7.   return 1;
  8. }

最后，我们定义了一个发出目标代码的传递，然后我们运行该传递：

  1. legacy::PassManager pass;
  2. auto FileType = TargetMachine::CGFT_ObjectFile;
  4. if (TargetMachine->addPassesToEmitFile(pass, dest, FileType)) {
  5.   errs() << "TargetMachine can't emit a file of this type";
  6.   return 1;
  7. }
  9. pass.run(*TheModule);
  10. dest.flush();

8.6 全部放在一起

它有用吗？试一试吧。我们需要编译我们的代码，但请注意，参数llvm-config与前面的章节不同。

  1. $ clang++ -g -O3 toy.cpp `llvm-config --cxxflags --ldflags --system-libs --libs all` -o toy

让我们运行它，并定义一个简单的average函数。完成后按Ctrl-D。

  1. $ ./toy
  2. ready> def average(x y) (x + y) * 0.5;
  3. ^D
  4. Wrote output.o

我们有一个目标文件！为了测试它，让我们编写一个简单的程序并将其与我们的输出链接。这是源代码：

  1. #include <iostream>
  3. extern "C" {
  4.     double average(double, double);
  5. }
  7. int main() {
  8.     std::cout << "average of 3.0 and 4.0: " << average(3.0, 4.0) << std::endl;
  9. }

我们将程序链接到output.o并检查结果是否符合我们的预期：

  1. $ clang++ main.cpp output.o -o main
  2. $ ./main
  3. average of 3.0 and 4.0: 3.5

8.7 完整的代码清单

这是代码：toy.cpp

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