LLVM一些語法規則
LLVM文檔
LLVM編譯器基礎架構支持廣泛的項目，從工業強度編譯器到專門的JIT應用程序，再到小型研究項目。
同樣，文檔分為幾個針對不同受眾的高級別分組：
LLVM設計概述
幾篇介紹性論文和演講。
? LLVM編譯器簡介: 向用戶介紹LLVM的演示文稿
? LLVM簡介: 本章提供了面向編譯器黑客的LLVM介紹
? LLVM：終身計劃分析與轉型的編制框架:設計概述
? LLVM：多階段優化的基礎架構:更多細節
用戶指南
這些內容適用于那些剛剛接觸LLVM系統的人。
注意：如果是僅對使用基于LLVM的編譯器感興趣的用戶，則應該查看Clang。此處的文檔適用于需要使用中間LLVM表示的用戶。
? LLVM系統入門 : 討論如何使用LLVM基礎架構快速啟動和運行。從解包和編譯分發到執行某些工具的一切。
? 使用CMake構建LLVM: 使用CMake構建系統的主要入門指南的附錄。
? 在ARM平臺上構建LLVM指南: 關于在ARM上構建和測試LLVM/Clang的注意事項。
? 如何使用配置文件引導優化構建Clang和LLVM: 使用PGO構建LLVM/Clang的注意事項。
? 如何為ARM平臺交叉編譯compiler-rt Builtins: 關于交叉構建和測試ARM的編譯器-rt內置函數的注意事項。
? 如何使用Clang/LLVM交叉編譯Clang/LLVM：關于交叉構建和測試LLVM / Clang的注意事項。
? 使用Microsoft Visual Studio開始使用LLVM系統：Windows上使用Visual Studio的主要入門指南的附錄。
? LLVM命令指南： LLVM命令行實用程序的參考手冊（LLVM工具的“man”頁面）
? LLVM的分析和轉換Passes:LLVM中實現的優化和分析列表
? LLVM FAQ： 常見問題和問題列表及其解決方案。
? 當前版本的發布說明:這描述了新功能，已知錯誤和其它限制。
? 如何提交LLVM錯誤報告: 有關正確提交有關您在LLVM系統中遇到的任何錯誤的信息的說明。
? sphinx模板快速入門：使用LLVM測試基礎結構的參考手冊。
? LLVM測試套件基礎結構指南：使用LLVM測試基礎結構的參考手冊。
? LLVM測試套件使用指南：描述如何編譯和運行測試套件基準測試。
? 如何構建C，C ++，ObjC和ObjC ++前端：從源代碼構建clang前端的說明。
? LLVM詞典：LLVM中使用的首字母縮略詞，術語和概念的定義。
? 如何將構建配置添加到LLVM Buildbot基礎結構:有關將新構建器添加到LLVM buildbot master的說明。
? YAML I/O：使用LLVM的YAML I/O庫的參考指南。
? 經常被誤解的GEP指令：關于LLVM最常被誤解的指令的一些常見問題的答案。
? 前端作者的性能提示：前端作者關于如何生成IR的技巧的集合，LLVM能夠有效地優化。
? Dockerfiles用于構建LLVM的指南：使用隨LLVM提供的Dockerfiles的參考。
編程文檔
對于使用LLVM作為庫的應用程序的開發人員。
? LLVM語言參考手冊:定義LLVM中間表示和不同節點的匯編表單。
? LLVM原子指令和并發指南：有關LLVM的并發模型的信息。
? LLVM程序員手冊：介紹LLVM源代碼庫的總體布局，重要的類和API，以及一些提示和技巧。
? LLVM擴展：LLVM特定的工具和格式擴展LLVM尋求兼容性。
? CommandLine 2.0庫手冊：提供有關使用命令行解析庫的信息。
? LLVM編碼標準：詳細介紹了LLVM編碼標準，并提供了有關編寫高效C ++代碼的有用信息。
? 如何為類層次結構設置LLVM樣式的RTTI：如何讓isa<>，dyn_cast<>等可供類層次的客戶。
? 擴展LLVM：添加指令，內在函數，類型等：在這里查看如何向LLVM添加指令和內在函數。
? libFuzzer - 用于覆蓋引導的模糊測試的庫：用于編寫進程中引導模糊器的庫
? 模糊LLVM庫和工具：有關編寫和使用Fuzzers查找LLVM中的錯誤的信息.
? Scudo硬化分配器：一個實現安全加固的malloc（）的庫。
? 使用-opt-bisect-limit調試優化錯誤：用于調試優化引發的故障的命令行選項。
子系統文檔
適用于API客戶端和LLVM開發人員。
? 編寫LLVM Passes：有關如何編寫LLVM轉換和分析的信息
? 編寫LLVM后端：有關如何為機器目標編寫LLVM后端的信息
? LLVM與目標無關的代碼生成器：LLVM代碼生成器的設計和實現。如果正在將LLVM重新定位到新架構，設計新的codegen傳遞或增強現有組件，則非常有用。
? 機器IR（MIR）格式參考手冊：MIR序列化格式的參考手冊，用于測試LLVM的代碼生成過程。
? TableGen：描述了TableGen工具，LLVM代碼生成器大量使用它。
? LLVM別名分析基礎結構：有關如何編寫新別名分析實現，或如何使用現有分析的信息。
? MemorySSA：有關LLVM中的MemorySSA實用程序的信息，以及如何使用。
? 使用LLVM進行垃圾收集：接口源語言編譯器應該用于編譯GC程序。
? 使用LLVM進行源級別調試：本文檔描述了LLVM源代碼級調試器背后的設計和理念。
? LLVM中的自動矢量化：本文檔描述了LLVM中矢量化的當前狀態
? LLVM中的異常處理：本文檔描述了LLVM中異常處理的設計和實現
? 如何添加一個受約束的浮點內在函數：在LLVM中添加新的約束數學內在時，提供必要的步驟。
? LLVM bugpoint工具：設計和使用：自動錯誤查找器和測試用例減少器描述和使用信息
? LLVM Bitcode文件格式：這描述了用于LLVM“bc”文件的文件格式和編碼。
? 支持庫：本文檔描述了LLVM支持庫（lib/Support）以及如何使LLVM源代碼可移植
? LLVM鏈接時間優化：設計和實現：本文檔描述了LLVM模塊間優化器與鏈接器及其設計之間的接口
? LLVM黃金插件：如何在Linux上使用鏈接時，優化來構建程序。
? 使用GDB調試JIT-ed代碼:如何使用GDB調試JITed代碼。
? MCJIT設計與實施：描述了MCJIT執行引擎的內部工作原理
? LLVM分支權重元數據：提供有關分支預測信息的信息。
? LLVM塊頻率術語:提供有關BlockFrequencyInfo 分析過程中使用的術語的信息
? LLVM中的分段堆棧:本文檔描述了分段堆棧以及它們在LLVM中的使用方式
? LLVM的可選豐富的反匯編輸出:本文檔介紹了可選的豐富反匯編輸出語法
? 如何使用屬性：回答有關新屬性基礎結構的一些問題。
? NVPTX后端用戶指南：本文檔描述了使用NVPTX后端編譯GPU內核。
? AMDGPU后端用戶指南:本文檔描述了使用AMDGPU后端編譯GPU內核。
? LLVM中的堆棧映射和補丁點:LLVM支持將指令地址，映射到值的位置并允許修補代碼。
? 在big endian模式下使用ARM NEON指令：LLVM支持在大端ARM目標上，生成NEON指令有點不直觀。本文檔解釋了實施和理由。
? LLVM代碼覆蓋映射格式:LLVM代碼覆蓋映射格式
? LLVM中的垃圾收集安全點：這描述了一組垃圾收集支持的實驗擴展。
? MergeFunctions Pass，它是如何工作的：描述合并優化的函數。
? InAlloca屬性的設計和使用：inalloca參數屬性的描述。
? FaultMaps和隱式檢查：LLVM支持折疊控制流入錯誤機器指令。
? 用clang編譯CUDA：LLVM對CUDA的支持。
? LLVM中的協同程序:LLVM中的協同程序.
? 全局指令選擇：這描述了原型指令選擇替換GlobalISel
? XRay儀表：有關如何在LLVM中使用XRay的高級文檔。
? 使用XRay進行調試：如何使用XRay調試應用程序的示例。
? Microsoft PDB文件格式：Microsoft PDB（程序數據庫）文件格式的詳細說明。
? 控制流程驗證工具設計文檔：控制流完整性驗證工具的說明
? 投機負荷強化：Spectre v1的推測負載強化緩解的描述
? 堆棧安全分析：本文檔描述了局部變量的堆棧安全性分析的設計。
LLVM IR 鏈接類型
在LLVM程序中，所有全局變量和函數都具有以下類型的鏈接之一：
private
“private”鏈接的全局值，只能由當前模塊中的對象直接訪問。特別地，鏈接代碼到一個包含”private”全局值的模塊時，在必要情況下，可能會造成”private”全局值rename來避免沖突。因為這個symbol是對當前模塊私有的，所以，所有對這個全局值的引用，都可以被更新（名字）。這并不會在object file的任何symbol table中展示出來。
internal
與”private”相似，但該值在object file表現為local symbol (STB_LOCAL in the case of ELF) . 這對應于C中的“static”的關鍵字的概念。
available_externally
帶有available_externally鏈接標識的全局變量，不會存放到當前object file相應的LLVM模塊。存在是為了內聯和其它優化行為的發生，提供當前模塊的一份全局定義，這份定義是從一個外部模塊中獲得的。帶有available_externally鏈接標志的全局變量，允許在任意時刻丟棄，而其它方面與”linkonce_odr”相似。這個鏈接類型，只允許在定義中使用，不允許在聲明中使用。
linkonce
帶有linkonce鏈接標識的全局變量，在鏈接過程中與其它同名的全局變量合并。這可以被用于實現內聯函數，模板，或其它必須在每一個編譯單元內使用的代碼的形式，但主體可以被一個更詳細的定義覆蓋。
全局用linkonce聯動，合并具有相同名稱的其它全局聯動時發生。這可以被用來實現某些形式的內聯函數，模板，或者必須在使用每個轉換單元中生成的，但其中的主體，可以具有更明確的定義，以后被覆蓋其它代碼。
weak
除了未被引用的帶”weak”鏈接標識的全局變量，可能會被拋棄外，“weak”鏈接標識，擁有與”linkonce”相同的合并語義。這個標志被使用于在C源代碼中，聲明為”weak”的全局變量。
common
“common” 鏈接標識與“weak”鏈接標識很相似，但“common”鏈接標識被使用于C中的tentative definition，例如 int X;在全局作用域。帶有“common”鏈接標識的符號，以一種與weak symbols相同的方式被合并,但這些符號，即使未被引用也不會被刪除。 common 符號可能不會有一個明確的section，必須被0值初始化（根據ELF鏈接規則，0值初始化的符號只通過“.bss section”提供長度占位，但不在文件中占有位置），不可能被標志為constant。Functions和aliases 不可以帶有“common” 鏈接標識。（因為Functions和aliases，不可能被tentative definition）。
appending
“appending”鏈接標識，只能用于數組類型的指針全局變量。但兩個帶有“appending”鏈接標識的全局變量被鏈接到一起，這兩個全局數組，追加合并到一起。 may This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the system linker append together “sections” with identical names when .o files are linked.
不幸的是，這與.o文件中的任何功能都不對應，只能用于llvm.global_ctors llvm特別解釋的變量。
extern_weak
這個鏈接標識的語義，遵循ELF object file模型：除非被鏈接，否則帶有extern_weak的symbol是弱的，如果沒有被鏈接，該符號會變為null，而不是作為未定義引用。
linkonce_odr, weak_odr
某些語言允許不同的全局變量被合并，例如具有不同的語義的兩個函數。其它語言，如C++ ，確保只等效的全局變量才可以合并（ “one definition rule” – “ ODR ”）。這些語言可以使用linkonce_odr和weak_odr鏈接標識，表明全局變量將只與等效的全局變量合并。這些鏈接標識類型的其它語義，與其非ODR版本相同。
external
如果上述標識符都沒被使用，該全局變量的是外部可見的，意味著它參與鏈接，可用于解析外部符號引用。
一個函數聲明擁有除external 或 extern_weak以外的鏈接標識是不合法的。
LLVM IR 模塊結構
LLVM程序由Module’s組成，每個程序模塊都是輸入程序的翻譯單元。每個模塊由函數，全局變量和符號表條目組成。模塊可以與LLVM鏈接器組合在一起，LLVM鏈接器合并函數（和全局變量）定義，解析前向聲明，合并符號表條目。
以下是“hello world”模塊的示例：
; Declare the string constant as a global constant.
@.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"

; External declaration of the puts function
declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind

; Definition of main function
define i32 @main() { ; i32()*
; Convert [13 x i8]* to i8*…
%cast210 = getelementptr [13 x i8], [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0

; Call puts function to write out the string to stdout.
call i32 @puts(i8* %cast210)
ret i32 0
}

; Named metadata
!0 = !{i32 42, null, !“string”}
!foo = !{!0}
這個例子由一個全局變量”.str”，一個”puts”函數的外部聲明，一個”main”函數的函數定義和一個具名元數據”foo”組成。
LLVM IR 標識符
LLVM IR 標識符有兩種基本類型：
? 全局標識符（函數，全局變量）以’@’字符開頭。
? 本地標識符（寄存器名稱，類型）以’%’字符開頭。
標識符有三種不同的格式，分別用于不同的目的：

1. 命名值表示為帶有前綴的字符串。例如%foo，@DivisionByZero，%a.really.long.identifier。使用的實際正則表達式是’
   [%@][-a-zA-Z${.}_{]}[?a?zA?Z$._0-9]*’。名稱中需要其它字符的標識符，可以用引號括起來。可以使用十六進制字符的ASCII代碼”\xx”，轉義特殊字符xx。通過這種方式，任何字符都可以在名稱值中使用，甚至可以引用自己。該”\01″前綴可以在全局值可用于壓制截斷。
2. 未命名的值表示為帶有前綴的無符號數值。例如%12，@2，%44。
3. 常量，將在后面的關于常量的部分進行描述。
   LLVM要求值以一個前綴開始有兩個原因：
   ? 編譯器不需要擔心值的名稱會和保留字（reserved words）沖突，保留字（reserved word）集，可以在未來擴展的時候不會出現懲罰（penalty，不會發生沖突）。
   ? 非命名的identifier，允許編譯器快速找出一個臨時變量，不會造成符號表沖突。
   LLVM中的保留字與其它語言的保留字非常相似。有相應的關鍵字對應著不同的操作碼，有(add, bitcast, ret, etc…)，原始類型名(void, i32,etc…)和其它。這些保留字不會與變量名沖突，沒有一個是以前綴(% or @)開頭的。
   這里有一個表示用8乘上一個整型變量%x的LLVM代碼例子：
   #The easy way:　　　　
   %result = mul i32 %X, 8
   #在強度折減后：
   %result = shl i32 %X, 3 　　
   #And the hard way:　　　　
   %0 = add i32 %X, %X ; yields {i32}:%0
   %1 = add i32 %0, %0 ; yields {i32}:%1
   %result = add i32 %1, %1
   用8乘上%x的最后的方式，說明了LLVM的幾個重要的詞法特點：
4. 注解是以 ; 分隔，直到當前行的結尾
5. 當計算的結果不能被賦值的一個具名值的時候，非命名臨時變量被創建
6. 非具名臨時變量，按順序編號的（使用一個遞增計數器，從0開始）。注意整個基本塊，都被包含在這種編號方法中。例如，如果一個基本塊的入口，沒有被給予一個標簽名，那么，就會獲得一個編號0。
   也表明了一個在這個文檔，應該遵循的約定。當演示指令的時候，應該使一個定義了被創建的值的類型和名稱的注釋，緊跟這條指令后面。

LLVM語言參考手冊
LLVM是一個基于SSA（靜態單賦值）表示，提供了類型安全，低級別操作，靈活性和表現“所有”高級語言的能力。他是在LLVM編譯策略的各個階段中使用的通用代碼表示。
LLVM的代碼表示形式被設計為使用三種不同的格式：
? 表示為在內存中編譯器中間語言；
? 表示為在磁盤上的位碼（適合于即時編譯器的快速加載）；
? 表示為人類可讀的匯編語言。
LLVM為編譯器的高效轉換和分析，提供了強大的中間語言，同時提供一個自然的方法來調試和可視化的轉換。LLVM的這三種不同形式的代碼表示的，都是等價的。本文檔描述了人類可讀的代表性和符號。
LLVM IR的目標是實現輕量和低級別同時是有表現力的，類型化，可擴展。目標是成為一個“通用IR”的序列，在一個足夠低的水平是高層次的思想，可以被清晰地映射到（類似于微處理器是如何“萬能的IR”，這讓很多源語言被映射到） 。通過提供類型信息，LLVM可以作為優化的目的：例如，通過指針分析可以證明，一個C的自動變量，從來沒有被當前函數以外的地方訪問，就可以被提升到一個簡單的SSA值中，而不是存儲單元中。
注意這個文檔描述規范化的LLVM匯編語言。這有區別于“可以被解釋的就是（well-formed）格式良好的”的概念。例如，下面的指令在語法上是OK的，但不是’well form’（格式良好的）的：　　
%x = add i32 1, %x
這是因為%x的定義不能支配到所有使用了%x的地方。
LLVM的架構，提供了一個驗證過程，用于驗證一個LLVM模塊是否規范化。這個pass，將自動用解釋器解釋，輸入匯編之后和優化程序輸出bitcode之前。
驗證程序驗證過程中，指出的違規暗示轉換過程中的錯誤，或輸入到解析器中的錯誤。

參考鏈接：
https://llvm.liuxfe.com/docs/
http://llvm.org/docs/LangRef.htm

總結

以上是生活随笔為你收集整理的LLVM一些语法规则的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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