LLVMを使用したプログラミング言語の作成。 パート8:オブジェクトコードへのコンパイル

目次:

パート1:はじめにと字句解析

パート2:パーサーとASTの実装

パート3:LLVM IRコード生成

パート4:JITおよびオプティマイザーサポートの追加

パート5:言語拡張:制御フロー

パート6:言語拡張:ユーザー定義演算子

パート7:言語拡張:可変変数

パート8:オブジェクトコードへのコンパイル

パート9:デバッグ情報の追加

パート10:結論とその他のLLVMの利点







8.1。 はじめに



「LLVMを使用したプログラミング言語の作成」ガイドの第8章にようこそ。 この章では、言語のプログラムをオブジェクトファイルにコンパイルする方法について説明します。



8.2。 ターゲット選択



LLVMはネイティブのクロスコンパイルをサポートしています。 現在のマシンのアーキテクチャにコンパイルすることも、別のアーキテクチャ用にコンパイルすることもできます。 このガイドでは、現在のマシンでコンパイラを目指します。



目的に役立つアーキテクチャを決定するために、「目的のトリプル」と呼ばれる行を使用します。 <arch> <sub>-<vendor>-<sys>-<abi>の形式を取ります(クロスコンパイルのドキュメントを参照)。



例として、clangが現在のトリプルの目標を考慮しているものを見てみましょう。



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





マシンでこのコマンドを実行すると、別のアーキテクチャまたはオペレーティングシステムを使用できるため、他の何かが表示される場合があります。



幸いなことに、現在の車を示すためにターゲット3をハードコードする必要はありません。 LLVMは、現在のマシンの上位3つを返すsys :: getDefaultTargetTriple関数を提供します。



 auto TargetTriple = sys::getDefaultTargetTriple();
      
      





LLVMでは、ターゲットプラットフォーム(ターゲット)のすべての機能を使用する必要はありません。 たとえば、JITのみを使用する場合、アセンブラプリンタは必要ありません。 同様に、特定のアーキテクチャのみに焦点を当てる場合、このアーキテクチャの機能のみを使用できます。



この例では、オブジェクトコードを生成するためにすべてのターゲットを初期化します。



 InitializeAllTargetInfos(); InitializeAllTargets(); InitializeAllTargetMCs(); InitializeAllAsmParsers(); InitializeAllAsmPrinters();
      
      





これで、ターゲット3を使用してターゲットを取得できます。



 std::string Error; auto Target = TargetRegistry::lookupTarget(TargetTriple, Error); //      ,      //   ,     // TargetRegistry      . if (!Target) { errs() << Error; return 1; }
      
      





8.3。 ターゲットマシンオブジェクト



TargetMachineクラスのオブジェクトも必要です。 このクラスは、目指しているマシンの完全な説明を提供します。 ターゲットマシン(SSEなど)または特定のCPU(Intel Sandylakeなど)で特定の機能を使用する場合は、ここで指定する必要があります。



LLVMが認識している機能とCPUを確認するには、llcを使用できます。 たとえば、x86を見てみましょう。



 $ llvm-as < /dev/null | llc -march=x86 -mattr=help
      
      





このターゲットで使用可能なCPU:



amdfam10

アスロン

アスロン-4

...



このターゲットで利用可能なオプション:



16ビットモード-16ビットモード(i8086)。

32ビットモード-32ビットモード(80386)。

3dnow-3DNowの指示を許可します!

3dnowa-3DNowの指示を許可します! アスロン。

...



この例では、追加の機能、オプション、または再配置モデルなしで通常のCPUを使用します



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





8.4。 モジュールオブジェクトの構成



これで、モジュールを構成してターゲットとデータモデルを決定する準備ができました。 これは厳密に必要というわけではありませんが、フロントエンドガイドはそうすることを推奨しています。 ターゲットとデータモデルがわかっていれば、より良い最適化が可能です。



 TheModule->setDataLayout(TargetMachine->createDataLayout()); TheModule->setTargetTriple(TargetTriple);
      
      





8.5。 オブジェクトコードの生成



オブジェクトコードを生成する準備ができました! ファイルを書き込む場所を決定します。



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





最後に、オブジェクトコードを生成するパッセージを定義して実行します。



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





8.6。 すべてをまとめる



プログラムは機能しますか? やってみましょう。 コードをコンパイルする必要がありますが、llvm-config引数は前の章とは異なることに注意してください。



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





簡単な平均化関数を実行して定義しましょう。 完了したらCtrl-Dを押します。



 $ ./toy ready> def average(xy) (x + y) * 0.5; ^D
      
      





記録されたoutput.oファイル

オブジェクトファイルがあります! テストするために、簡単なプログラムを作成し、このファイルにリンクします。 ソースコードは次のとおりです。



 #include <iostream> extern "C" { double average(double, double); } int main() { std::cout << "average of 3.0 and 4.0: " << average(3.0, 4.0) << std::endl; }
      
      





プログラムをoutput.oにリンクし、結果が期待どおりであることを確認します。



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





8.7。 完全なコードリスト



完全なコード
 #include "llvm/ADT/APFloat.h" #include "llvm/ADT/Optional.h" #include "llvm/ADT/STLExtras.h" #include "llvm/IR/BasicBlock.h" #include "llvm/IR/Constants.h" #include "llvm/IR/DerivedTypes.h" #include "llvm/IR/Function.h" #include "llvm/IR/Instructions.h" #include "llvm/IR/IRBuilder.h" #include "llvm/IR/LLVMContext.h" #include "llvm/IR/LegacyPassManager.h" #include "llvm/IR/Module.h" #include "llvm/IR/Type.h" #include "llvm/IR/Verifier.h" #include "llvm/Support/FileSystem.h" #include "llvm/Support/Host.h" #include "llvm/Support/raw_ostream.h" #include "llvm/Support/TargetRegistry.h" #include "llvm/Support/TargetSelect.h" #include "llvm/Target/TargetMachine.h" #include "llvm/Target/TargetOptions.h" #include <algorithm> #include <cassert> #include <cctype> #include <cstdio> #include <cstdlib> #include <map> #include <memory> #include <string> #include <system_error> #include <utility> #include <vector> using namespace llvm; using namespace llvm::sys; //===----------------------------------------------------------------------===// //   //===----------------------------------------------------------------------===// //     [0-255]    ,    //  enum Token { tok_eof = -1, //  tok_def = -2, tok_extern = -3, //   tok_identifier = -4, tok_number = -5, //  tok_if = -6, tok_then = -7, tok_else = -8, tok_for = -9, tok_in = -10, //  tok_binary = -11, tok_unary = -12, //   tok_var = -13 }; static std::string IdentifierStr; //   tok_identifier static double NumVal; //   tok_number /// gettok -       static int gettok() { static int LastChar = ' '; //   while (isspace(LastChar)) LastChar = getchar(); if (isalpha(LastChar)) { : [a-zA-Z][a-zA-Z0-9]* IdentifierStr = LastChar; while (isalnum((LastChar = getchar()))) IdentifierStr += LastChar; if (IdentifierStr == "def") return tok_def; if (IdentifierStr == "extern") return tok_extern; if (IdentifierStr == "if") return tok_if; if (IdentifierStr == "then") return tok_then; if (IdentifierStr == "else") return tok_else; if (IdentifierStr == "for") return tok_for; if (IdentifierStr == "in") return tok_in; if (IdentifierStr == "binary") return tok_binary; if (IdentifierStr == "unary") return tok_unary; if (IdentifierStr == "var") return tok_var; return tok_identifier; } if (isdigit(LastChar) || LastChar == '.') { // : [0-9.]+ std::string NumStr; do { NumStr += LastChar; LastChar = getchar(); } while (isdigit(LastChar) || LastChar == '.'); NumVal = strtod(NumStr.c_str(), nullptr); return tok_number; } if (LastChar == '#') { //     do LastChar = getchar(); while (LastChar != EOF && LastChar != '\n' && LastChar != '\r'); if (LastChar != EOF) return gettok(); } //   .   EOF. if (LastChar == EOF) return tok_eof; // ,     ascii-. int ThisChar = LastChar; LastChar = getchar(); return ThisChar; } //===----------------------------------------------------------------------===// //    ( ) //===----------------------------------------------------------------------===// namespace { /// ExprAST -    . class ExprAST { public: virtual ~ExprAST() = default; virtual Value *codegen() = 0; }; /// NumberExprAST -      "1.0". class NumberExprAST : public ExprAST { double Val; public: NumberExprAST(double Val) : Val(Val) {} Value *codegen() override; }; /// VariableExprAST -   , , "a". class VariableExprAST : public ExprAST { std::string Name; public: VariableExprAST(const std::string &Name) : Name(Name) {} Value *codegen() override; const std::string &getName() const { return Name; } }; /// UnaryExprAST -      class UnaryExprAST : public ExprAST { char Opcode; std::unique_ptr<ExprAST> Operand; public: UnaryExprAST(char Opcode, std::unique_ptr<ExprAST> Operand) : Opcode(Opcode), Operand(std::move(Operand)) {} Value *codegen() override; }; /// BinaryExprAST -      class BinaryExprAST : public ExprAST { char Op; std::unique_ptr<ExprAST> LHS, RHS; public: BinaryExprAST(char Op, std::unique_ptr<ExprAST> LHS, std::unique_ptr<ExprAST> RHS) : Op(Op), LHS(std::move(LHS)), RHS(std::move(RHS)) {} Value *codegen() override; }; /// CallExprAST -      class CallExprAST : public ExprAST { std::string Callee; std::vector<std::unique_ptr<ExprAST>> Args; public: CallExprAST(const std::string &Callee, std::vector<std::unique_ptr<ExprAST>> Args) : Callee(Callee), Args(std::move(Args)) {} Value *codegen() override; }; /// IfExprAST -    if/then/else. class IfExprAST : public ExprAST { std::unique_ptr<ExprAST> Cond, Then, Else; public: IfExprAST(std::unique_ptr<ExprAST> Cond, std::unique_ptr<ExprAST> Then, std::unique_ptr<ExprAST> Else) : Cond(std::move(Cond)), Then(std::move(Then)), Else(std::move(Else)) {} Value *codegen() override; }; /// ForExprAST -    for/in. class ForExprAST : public ExprAST { std::string VarName; std::unique_ptr<ExprAST> Start, End, Step, Body; public: ForExprAST(const std::string &VarName, std::unique_ptr<ExprAST> Start, std::unique_ptr<ExprAST> End, std::unique_ptr<ExprAST> Step, std::unique_ptr<ExprAST> Body) : VarName(VarName), Start(std::move(Start)), End(std::move(End)), Step(std::move(Step)), Body(std::move(Body)) {} Value *codegen() override; }; /// VarExprAST -    var/in class VarExprAST : public ExprAST { std::vector<std::pair<std::string, std::unique_ptr<ExprAST>>> VarNames; std::unique_ptr<ExprAST> Body; public: VarExprAST( std::vector<std::pair<std::string, std::unique_ptr<ExprAST>>> VarNames, std::unique_ptr<ExprAST> Body) : VarNames(std::move(VarNames)), Body(std::move(Body)) {} Value *codegen() override; }; /// PrototypeAST -    "" , ///    ,    (, ,  /// ,  ),   . class PrototypeAST { std::string Name; std::vector<std::string> Args; bool IsOperator; unsigned Precedence; // Precedence if a binary op. public: PrototypeAST(const std::string &Name, std::vector<std::string> Args, bool IsOperator = false, unsigned Prec = 0) : Name(Name), Args(std::move(Args)), IsOperator(IsOperator), Precedence(Prec) {} Function *codegen(); const std::string &getName() const { return Name; } bool isUnaryOp() const { return IsOperator && Args.size() == 1; } bool isBinaryOp() const { return IsOperator && Args.size() == 2; } char getOperatorName() const { assert(isUnaryOp() || isBinaryOp()); return Name[Name.size() - 1]; } unsigned getBinaryPrecedence() const { return Precedence; } }; /// FunctionAST -      class FunctionAST { std::unique_ptr<PrototypeAST> Proto; std::unique_ptr<ExprAST> Body; public: FunctionAST(std::unique_ptr<PrototypeAST> Proto, std::unique_ptr<ExprAST> Body) : Proto(std::move(Proto)), Body(std::move(Body)) {} Function *codegen(); }; } //     //===----------------------------------------------------------------------===// //  //===----------------------------------------------------------------------===// /// CurTok/getNextToken -    . CurTok -  /// ,    . getNextToken     ///     CurTok  . static int CurTok; static int getNextToken() { return CurTok = gettok(); } /// BinopPrecedence -     , ///   static std::map<char, int> BinopPrecedence; /// GetTokPrecedence -       . static int GetTokPrecedence() { if (!isascii(CurTok)) return -1; // ,     int TokPrec = BinopPrecedence[CurTok]; if (TokPrec <= 0) return -1; return TokPrec; } /// Error* -     . std::unique_ptr<ExprAST> LogError(const char *Str) { fprintf(stderr, "Error: %s\n", Str); return nullptr; } std::unique_ptr<PrototypeAST> LogErrorP(const char *Str) { LogError(Str); return nullptr; } static std::unique_ptr<ExprAST> ParseExpression(); /// numberexpr ::= number static std::unique_ptr<ExprAST> ParseNumberExpr() { auto Result = llvm::make_unique<NumberExprAST>(NumVal); getNextToken(); //   return std::move(Result); } /// parenexpr ::= '(' expression ')' static std::unique_ptr<ExprAST> ParseParenExpr() { getNextToken(); //  (. auto V = ParseExpression(); if (!V) return nullptr; if (CurTok != ')') return LogError("expected ')'"); getNextToken(); //  ). return V; } /// identifierexpr /// ::= identifier /// ::= identifier '(' expression* ')' static std::unique_ptr<ExprAST> ParseIdentifierExpr() { std::string IdName = IdentifierStr; getNextToken(); // //  . if (CurTok != '(') //     return llvm::make_unique<VariableExprAST>(IdName); //  getNextToken(); //  ( std::vector<std::unique_ptr<ExprAST>> Args; if (CurTok != ')') { while (true) { if (auto Arg = ParseExpression()) Args.push_back(std::move(Arg)); else return nullptr; if (CurTok == ')') break; if (CurTok != ',') return LogError("Expected ')' or ',' in argument list"); getNextToken(); } } //  ')'. getNextToken(); return llvm::make_unique<CallExprAST>(IdName, std::move(Args)); } /// ifexpr ::= 'if' expression 'then' expression 'else' expression static std::unique_ptr<ExprAST> ParseIfExpr() { getNextToken(); //  if. // . auto Cond = ParseExpression(); if (!Cond) return nullptr; if (CurTok != tok_then) return LogError("expected then"); getNextToken(); //  then auto Then = ParseExpression(); if (!Then) return nullptr; if (CurTok != tok_else) return LogError("expected else"); getNextToken(); auto Else = ParseExpression(); if (!Else) return nullptr; return llvm::make_unique<IfExprAST>(std::move(Cond), std::move(Then), std::move(Else)); } /// forexpr ::= 'for' identifier '=' expr ',' expr (',' expr)? 'in' expression static std::unique_ptr<ExprAST> ParseForExpr() { getNextToken(); //  for. if (CurTok != tok_identifier) return LogError("expected identifier after for"); std::string IdName = IdentifierStr; getNextToken(); //  . if (CurTok != '=') return LogError("expected '=' after for"); getNextToken(); //  '='. auto Start = ParseExpression(); if (!Start) return nullptr; if (CurTok != ',') return LogError("expected ',' after for start value"); getNextToken(); auto End = ParseExpression(); if (!End) return nullptr; //   . std::unique_ptr<ExprAST> Step; if (CurTok == ',') { getNextToken(); Step = ParseExpression(); if (!Step) return nullptr; } if (CurTok != tok_in) return LogError("expected 'in' after for"); getNextToken(); //  'in'. auto Body = ParseExpression(); if (!Body) return nullptr; return llvm::make_unique<ForExprAST>(IdName, std::move(Start), std::move(End), std::move(Step), std::move(Body)); } /// varexpr ::= 'var' identifier ('=' expression)? // (',' identifier ('=' expression)?)* 'in' expression static std::unique_ptr<ExprAST> ParseVarExpr() { getNextToken(); //  var. std::vector<std::pair<std::string, std::unique_ptr<ExprAST>>> VarNames; //      if (CurTok != tok_identifier) return LogError("expected identifier after var"); while (true) { std::string Name = IdentifierStr; getNextToken(); //  . //    std::unique_ptr<ExprAST> Init = nullptr; if (CurTok == '=') { getNextToken(); //  '='. Init = ParseExpression(); if (!Init) return nullptr; } VarNames.push_back(std::make_pair(Name, std::move(Init))); //   ,   . if (CurTok != ',') break; getNextToken(); //  ','. if (CurTok != tok_identifier) return LogError("expected identifier list after var"); } //        'in'. if (CurTok != tok_in) return LogError("expected 'in' keyword after 'var'"); getNextToken(); //  'in'. auto Body = ParseExpression(); if (!Body) return nullptr; return llvm::make_unique<VarExprAST>(std::move(VarNames), std::move(Body)); } /// primary /// ::= identifierexpr /// ::= numberexpr /// ::= parenexpr /// ::= ifexpr /// ::= forexpr /// ::= varexpr static std::unique_ptr<ExprAST> ParsePrimary() { switch (CurTok) { default: return LogError("unknown token when expecting an expression"); case tok_identifier: return ParseIdentifierExpr(); case tok_number: return ParseNumberExpr(); case '(': return ParseParenExpr(); case tok_if: return ParseIfExpr(); case tok_for: return ParseForExpr(); case tok_var: return ParseVarExpr(); } } /// unary /// ::= primary /// ::= '!' unary static std::unique_ptr<ExprAST> ParseUnary() { //      ,     . if (!isascii(CurTok) || CurTok == '(' || CurTok == ',') return ParsePrimary(); //    ,   int Opc = CurTok; getNextToken(); if (auto Operand = ParseUnary()) return llvm::make_unique<UnaryExprAST>(Opc, std::move(Operand)); return nullptr; } /// binoprhs /// ::= ('+' unary)* static std::unique_ptr<ExprAST> ParseBinOpRHS(int ExprPrec, std::unique_ptr<ExprAST> LHS) { //    ,    while (true) { int TokPrec = GetTokPrecedence(); //    ,    //  ,   if (TokPrec < ExprPrec) return LHS; //   ,     int BinOp = CurTok; getNextToken(); //    //       auto RHS = ParseUnary(); if (!RHS) return nullptr; //  BinOp    RHS,    RHS,  //    RHS   LHS. int NextPrec = GetTokPrecedence(); if (TokPrec < NextPrec) { RHS = ParseBinOpRHS(TokPrec + 1, std::move(RHS)); if (!RHS) return nullptr; } //  LHS/RHS. LHS = llvm::make_unique<BinaryExprAST>(BinOp, std::move(LHS), std::move(RHS)); } } /// expression /// ::= unary binoprhs /// static std::unique_ptr<ExprAST> ParseExpression() { auto LHS = ParseUnary(); if (!LHS) return nullptr; return ParseBinOpRHS(0, std::move(LHS)); } /// prototype /// ::= id '(' id* ')' /// ::= binary LETTER number? (id, id) /// ::= unary LETTER (id) static std::unique_ptr<PrototypeAST> ParsePrototype() { std::string FnName; unsigned Kind = 0; // 0 = , 1 = , 2 = . unsigned BinaryPrecedence = 30; switch (CurTok) { default: return LogErrorP("Expected function name in prototype"); case tok_identifier: FnName = IdentifierStr; Kind = 0; getNextToken(); break; case tok_unary: getNextToken(); if (!isascii(CurTok)) return LogErrorP("Expected unary operator"); FnName = "unary"; FnName += (char)CurTok; Kind = 1; getNextToken(); break; case tok_binary: getNextToken(); if (!isascii(CurTok)) return LogErrorP("Expected binary operator"); FnName = "binary"; FnName += (char)CurTok; Kind = 2; getNextToken(); //  ,    if (CurTok == tok_number) { if (NumVal < 1 || NumVal > 100) return LogErrorP("Invalid precedence: must be 1..100"); BinaryPrecedence = (unsigned)NumVal; getNextToken(); } break; } if (CurTok != '(') return LogErrorP("Expected '(' in prototype"); std::vector<std::string> ArgNames; while (getNextToken() == tok_identifier) ArgNames.push_back(IdentifierStr); if (CurTok != ')') return LogErrorP("Expected ')' in prototype"); // . getNextToken(); //  ')'. // ,     if (Kind && ArgNames.size() != Kind) return LogErrorP("Invalid number of operands for operator"); return llvm::make_unique<PrototypeAST>(FnName, ArgNames, Kind != 0, BinaryPrecedence); } /// definition ::= 'def' prototype expression static std::unique_ptr<FunctionAST> ParseDefinition() { getNextToken(); // //  def. auto Proto = ParsePrototype(); if (!Proto) return nullptr; if (auto E = ParseExpression()) return llvm::make_unique<FunctionAST>(std::move(Proto), std::move(E)); return nullptr; } /// toplevelexpr ::= expression static std::unique_ptr<FunctionAST> ParseTopLevelExpr() { if (auto E = ParseExpression()) { //    auto Proto = llvm::make_unique<PrototypeAST>("__anon_expr", std::vector<std::string>()); return llvm::make_unique<FunctionAST>(std::move(Proto), std::move(E)); } return nullptr; } /// external ::= 'extern' prototype static std::unique_ptr<PrototypeAST> ParseExtern() { getNextToken(); //  extern. return ParsePrototype(); } //===----------------------------------------------------------------------===// //   //===----------------------------------------------------------------------===// static LLVMContext TheContext; static IRBuilder<> Builder(TheContext); static std::unique_ptr<Module> TheModule; static std::map<std::string, AllocaInst *> NamedValues; static std::map<std::string, std::unique_ptr<PrototypeAST>> FunctionProtos; Value *LogErrorV(const char *Str) { LogError(Str); return nullptr; } Function *getFunction(std::string Name) { //  ,       . if (auto *F = TheModule->getFunction(Name)) return F; //  ,         // . auto FI = FunctionProtos.find(Name); if (FI != FunctionProtos.end()) return FI->second->codegen(); //    ,  null. return nullptr; } /// CreateEntryBlockAlloca -   alloca    /// .     . static AllocaInst *CreateEntryBlockAlloca(Function *TheFunction, const std::string &VarName) { IRBuilder<> TmpB(&TheFunction->getEntryBlock(), TheFunction->getEntryBlock().begin()); return TmpB.CreateAlloca(Type::getDoubleTy(TheContext), nullptr, VarName); } Value *NumberExprAST::codegen() { return ConstantFP::get(TheContext, APFloat(Val)); } Value *VariableExprAST::codegen() { // ,       Value *V = NamedValues[Name]; if (!V) return LogErrorV("Unknown variable name"); //   return Builder.CreateLoad(V, Name.c_str()); } Value *UnaryExprAST::codegen() { Value *OperandV = Operand->codegen(); if (!OperandV) return nullptr; Function *F = getFunction(std::string("unary") + Opcode); if (!F) return LogErrorV("Unknown unary operator"); return Builder.CreateCall(F, OperandV, "unop"); } Value *BinaryExprAST::codegen() { //    '=', ..     LHS   if (Op == '=') { //  ,  LHS   // ,     RTTI, .. LLVM   //  .    LLVM  RTTI     // dynamic_cast    . VariableExprAST *LHSE = static_cast<VariableExprAST *>(LHS.get()); if (!LHSE) return LogErrorV("destination of '=' must be a variable"); //   RHS. Value *Val = RHS->codegen(); if (!Val) return nullptr; //   Value *Variable = NamedValues[LHSE->getName()]; if (!Variable) return LogErrorV("Unknown variable name"); Builder.CreateStore(Val, Variable); return Val; } Value *L = LHS->codegen(); Value *R = RHS->codegen(); if (!L || !R) return nullptr; switch (Op) { case '+': return Builder.CreateFAdd(L, R, "addtmp"); case '-': return Builder.CreateFSub(L, R, "subtmp"); case '*': return Builder.CreateFMul(L, R, "multmp"); case '<': L = Builder.CreateFCmpULT(L, R, "cmptmp"); //  bool 0/1  double 0.0 or 1.0 return Builder.CreateUIToFP(L, Type::getDoubleTy(TheContext), "booltmp"); default: break; } //      ,     .  //    . Function *F = getFunction(std::string("binary") + Op); assert(F && "binary operator not found!"); Value *Ops[] = {L, R}; return Builder.CreateCall(F, Ops, "binop"); } Value *CallExprAST::codegen() { //       Function *CalleeF = getFunction(Callee); if (!CalleeF) return LogErrorV("Unknown function referenced"); // ,    . if (CalleeF->arg_size() != Args.size()) return LogErrorV("Incorrect # arguments passed"); std::vector<Value *> ArgsV; for (unsigned i = 0, e = Args.size(); i != e; ++i) { ArgsV.push_back(Args[i]->codegen()); if (!ArgsV.back()) return nullptr; } return Builder.CreateCall(CalleeF, ArgsV, "calltmp"); } Value *IfExprAST::codegen() { Value *CondV = Cond->codegen(); if (!CondV) return nullptr; //          0.0. CondV = Builder.CreateFCmpONE( CondV, ConstantFP::get(TheContext, APFloat(0.0)), "ifcond"); Function *TheFunction = Builder.GetInsertBlock()->getParent(); //    then  else.   'then'  //   BasicBlock *ThenBB = BasicBlock::Create(TheContext, "then", TheFunction); BasicBlock *ElseBB = BasicBlock::Create(TheContext, "else"); BasicBlock *MergeBB = BasicBlock::Create(TheContext, "ifcont"); Builder.CreateCondBr(CondV, ThenBB, ElseBB); //  . Builder.SetInsertPoint(ThenBB); Value *ThenV = Then->codegen(); if (!ThenV) return nullptr; Builder.CreateBr(MergeBB); //    'Then'    ,  ThenBB  PHI. ThenBB = Builder.GetInsertBlock(); //   "else" TheFunction->getBasicBlockList().push_back(ElseBB); Builder.SetInsertPoint(ElseBB); Value *ElseV = Else->codegen(); if (!ElseV) return nullptr; Builder.CreateBr(MergeBB); //    'Else'    ,  ElseBB  PHI. ElseBB = Builder.GetInsertBlock(); //    TheFunction->getBasicBlockList().push_back(MergeBB); Builder.SetInsertPoint(MergeBB); PHINode *PN = Builder.CreatePHI(Type::getDoubleTy(TheContext), 2, "iftmp"); PN->addIncoming(ThenV, ThenBB); PN->addIncoming(ElseV, ElseBB); return PN; } //  for-loop : // var = alloca double // ... // start = startexpr // store start -> var // goto loop // loop: // ... // bodyexpr // ... // loopend: // step = stepexpr // endcond = endexpr // // curvar = load var // nextvar = curvar + step // store nextvar -> var // br endcond, loop, endloop // outloop: Value *ForExprAST::codegen() { Function *TheFunction = Builder.GetInsertBlock()->getParent(); //   alloca      AllocaInst *Alloca = CreateEntryBlockAlloca(TheFunction, VarName); //    ,  'variable'    Value *StartVal = Start->codegen(); if (!StartVal) return nullptr; //    alloca. Builder.CreateStore(StartVal, Alloca); //       ,     // . BasicBlock *LoopBB = BasicBlock::Create(TheContext, "loop", TheFunction); //        LoopBB. Builder.CreateBr(LoopBB); //    LoopBB. Builder.SetInsertPoint(LoopBB); //  ,    PHI-.   //   ,    ,   . AllocaInst *OldVal = NamedValues[VarName]; NamedValues[VarName] = Alloca; //   . ,    ,   //  BB. ,    ,   ,   //  . if (!Body->codegen()) return nullptr; //    Value *StepVal = nullptr; if (Step) { StepVal = Step->codegen(); if (!StepVal) return nullptr; } else { //   ,  1.0. StepVal = ConstantFP::get(TheContext, APFloat(1.0)); } //    Value *EndCond = End->codegen(); if (!EndCond) return nullptr; // , ,   alloca.   //        Value *CurVar = Builder.CreateLoad(Alloca, VarName.c_str()); Value *NextVar = Builder.CreateFAdd(CurVar, StepVal, "nextvar"); Builder.CreateStore(NextVar, Alloca); //          0.0. EndCond = Builder.CreateFCmpONE( EndCond, ConstantFP::get(TheContext, APFloat(0.0)), "loopcond"); //   " "    BasicBlock *AfterBB = BasicBlock::Create(TheContext, "afterloop", TheFunction); //      LoopEndBB. Builder.CreateCondBr(EndCond, LoopBB, AfterBB); //       AfterBB. Builder.SetInsertPoint(AfterBB); //    . if (OldVal) NamedValues[VarName] = OldVal; else NamedValues.erase(VarName); //    0.0. return Constant::getNullValue(Type::getDoubleTy(TheContext)); } Value *VarExprAST::codegen() { std::vector<AllocaInst *> OldBindings; Function *TheFunction = Builder.GetInsertBlock()->getParent(); //       for (unsigned i = 0, e = VarNames.size(); i != e; ++i) { const std::string &VarName = VarNames[i].first; ExprAST *Init = VarNames[i].second.get(); //     ,   //      ,   // l  : // var a = 1 in // var a = a in ... #    'a'. Value *InitVal; if (Init) { InitVal = Init->codegen(); if (!InitVal) return nullptr; } else { //    ,  0.0. InitVal = ConstantFP::get(TheContext, APFloat(0.0)); } AllocaInst *Alloca = CreateEntryBlockAlloca(TheFunction, VarName); Builder.CreateStore(InitVal, Alloca); //    OldBindings.push_back(NamedValues[VarName]); //   NamedValues[VarName] = Alloca; } //       Value *BodyVal = Body->codegen(); if (!BodyVal) return nullptr; //    for (unsigned i = 0, e = VarNames.size(); i != e; ++i) NamedValues[VarNames[i].first] = OldBindings[i]; //     return BodyVal; } Function *PrototypeAST::codegen() { //   : double(double,double) etc. std::vector<Type *> Doubles(Args.size(), Type::getDoubleTy(TheContext)); FunctionType *FT = FunctionType::get(Type::getDoubleTy(TheContext), Doubles, false); Function *F = Function::Create(FT, Function::ExternalLinkage, Name, TheModule.get()); //    unsigned Idx = 0; for (auto &Arg : F->args()) Arg.setName(Args[Idx++]); return F; } Function *FunctionAST::codegen() { //      FunctionProtos,   //    . auto &P = *Proto; FunctionProtos[Proto->getName()] = std::move(Proto); Function *TheFunction = getFunction(P.getName()); if (!TheFunction) return nullptr; //   ,   if (P.isBinaryOp()) BinopPrecedence[P.getOperatorName()] = P.getBinaryPrecedence(); //        BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(TheContext, "entry", TheFunction); Builder.SetInsertPoint(BB); //      NamedValues. NamedValues.clear(); for (auto &Arg : TheFunction->args()) { //   alloca   AllocaInst *Alloca = CreateEntryBlockAlloca(TheFunction, Arg.getName()); //     alloca. Builder.CreateStore(&Arg, Alloca); //      NamedValues[Arg.getName()] = Alloca; } if (Value *RetVal = Body->codegen()) { //  . Builder.CreateRet(RetVal); //    verifyFunction(*TheFunction); return TheFunction; } //    ,   TheFunction->eraseFromParent(); if (P.isBinaryOp()) BinopPrecedence.erase(P.getOperatorName()); return nullptr; } //===----------------------------------------------------------------------===// //     JIT //===----------------------------------------------------------------------===// static void InitializeModuleAndPassManager() { //    TheModule = llvm::make_unique<Module>("my cool jit", TheContext); } static void HandleDefinition() { if (auto FnAST = ParseDefinition()) { if (auto *FnIR = FnAST->codegen()) { fprintf(stderr, "Read function definition:"); FnIR->print(errs()); fprintf(stderr, "\n"); } } else { //       getNextToken(); } } static void HandleExtern() { if (auto ProtoAST = ParseExtern()) { if (auto *FnIR = ProtoAST->codegen()) { fprintf(stderr, "Read extern: "); FnIR->print(errs()); fprintf(stderr, "\n"); FunctionProtos[ProtoAST->getName()] = std::move(ProtoAST); } } else { //       getNextToken(); } } static void HandleTopLevelExpression() { // Evaluate a top-level expression into an anonymous function. if (auto FnAST = ParseTopLevelExpr()) { FnAST->codegen(); } else { //       getNextToken(); } } /// top ::= definition | external | expression | ';' static void MainLoop() { while (true) { switch (CurTok) { case tok_eof: return; case ';': //        getNextToken(); break; case tok_def: HandleDefinition(); break; case tok_extern: HandleExtern(); break; default: HandleTopLevelExpression(); break; } } } //===----------------------------------------------------------------------===// // "" ,        //===----------------------------------------------------------------------===// #ifdef LLVM_ON_WIN32 #define DLLEXPORT __declspec(dllexport) #else #define DLLEXPORT #endif /// putchard - putchar,  double,  0. extern "C" DLLEXPORT double putchard(double X) { fputc((char)X, stderr); return 0; } /// printd - printf,  double   "%f\n",  0. extern "C" DLLEXPORT double printd(double X) { fprintf(stderr, "%f\n", X); return 0; } //===----------------------------------------------------------------------===// //  main //===----------------------------------------------------------------------===// int main() { //     // 1 -    BinopPrecedence['<'] = 10; BinopPrecedence['+'] = 20; BinopPrecedence['-'] = 20; BinopPrecedence['*'] = 40; //  . //    fprintf(stderr, "ready> "); getNextToken(); InitializeModuleAndPassManager(); //    MainLoop(); //   InitializeAllTargetInfos(); InitializeAllTargets(); InitializeAllTargetMCs(); InitializeAllAsmParsers(); InitializeAllAsmPrinters(); auto TargetTriple = sys::getDefaultTargetTriple(); TheModule->setTargetTriple(TargetTriple); std::string Error; auto Target = TargetRegistry::lookupTarget(TargetTriple, Error); //    ,        //   ,     // TargetRegistry      if (!Target) { errs() << Error; return 1; } auto CPU = "generic"; auto Features = ""; TargetOptions opt; auto RM = Optional<Reloc::Model>(); auto TheTargetMachine = Target->createTargetMachine(TargetTriple, CPU, Features, opt, RM); TheModule->setDataLayout(TheTargetMachine->createDataLayout()); auto Filename = "output.o"; std::error_code EC; raw_fd_ostream dest(Filename, EC, sys::fs::F_None); if (EC) { errs() << "Could not open file: " << EC.message(); return 1; } legacy::PassManager pass; auto FileType = TargetMachine::CGFT_ObjectFile; if (TheTargetMachine->addPassesToEmitFile(pass, dest, FileType)) { errs() << "TheTargetMachine can't emit a file of this type"; return 1; } pass.run(*TheModule); dest.flush(); outs() << "Wrote " << Filename << "\n"; return 0; }
      
      








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