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原创新闻 如何在Swift中使用LLVM API？

2015-12-07 16:36 by 副主编 mengyidan1988 评论(0) 有6150人浏览
API Swift 编程语言

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从Swift中使用LLVM是件很美妙的事情。它给了我们一个非常好的机会—在Swift中借助LLVM来编写语言。本文主要演示如何在Swift中使用LLVM。

本文主要内容是演示如何在Swift中使用LLVM，其包含了如下四个要点：

获取最新版本的LLVM
使用CMake和llvm-config编译程序
编写简单的Swift程序，编译并与LLVM进行连接
在内存中编写简单的sum函数并使用LLVM编译器来执行
LLVM的准备

要获取最新版本的LLVM，可以通过中央的SVN repository或官方git镜像进行获取。我建议使用后者，因为速度更快。

对于本文的实例，我会把所有相关文件存放在主目录下的一个目录中：



LLVM使用CMake来生成程序。编译程序前我们在LLVM目录的同个级别下创建一个独立的目录，并生成编译规定：



CMake可以生成不同的输出：makefiles, Xcode羡慕, VisualStudio方案等等。如果没有指定别的生成系统，CMake将使用默认的GNU/Make生成系统。

模块化是LLVM的重要优点之一，它里面含有很多“小型”库，部分库会用在本文的示例程序中。如果你是一个LLVM新手，我建议可以借助llm-config工具来进行学习。

可用如下方式来运行llvm-config:



注意：-j4表示开启多核环境，同时运行4个作业llvm-config的可用选项还包括了，库路径定位，头文件路径定位，连接标记匹配等等。

也不妨直接使用无选项llvm-config来看看它的运行结果如何。

编译器也是很重要的，我们来看看如何运行它：



Hello LLVM
上述的准备工作做好后，便可以进行程序编写了。



如果要检查整个编译环境，可以尝试创建一个空模块然后释放它：



此外，编译该示例程序还需要向编译器传入标识符，以便指定具体的SDK，指定连接标识，设置头部文件搜索路径等。



事实上，指定正确的连接标识和库路径是很简单的，这得益于llvm-config：



至于头部文件和额外参数的实现则更有技巧。正常情况下，在clang中，我们会使用llvm-config - -cflags，注意这方式是不能用在swift编译器中的。让我们检视下- -clfags：



其输出包含了几个参数，我们可以忽略全部的参数除了头部文件搜索路径(-I …)以及宏定义(-D_...)。问题是swift 编译器不能像clang那样处理宏定义，尽管我们可以使用-Xcc选项来绕过它以clang驱动方式进行：



如果直接运行它，我们将会看到错误警示：连接器会反馈说不能从ncurses和STD C++库里找到符号。不用担心，正确的写法应该是：



现在我们执行程序了：



这看起来未免有点枯燥，但我们有了新的发现：我们可以从Swift里调用LLVM C API！

接下来尝试创建简单的sum加法函数，它对两个输入参数进行现加并返回结果。以下是等价的C程序：



要创建一个函数，我们需要指定所有用到的类型：返回值类型和参数类型。

多个参数的类型必须以数组方式传递。C API在这方面是强项：



生成它：



执行：



原型就绪后，接着就是函数主体的编写。

代码原子是基本区块。函数和循环体，条件分支（if/else，switch/case等）这些都是基本的区块。我们的函数里也有类似的区块：



该区块可以使用builder来完成。第一步是获得对函数参数的访问；第二步是使用temp变量来存储结果。最后一步是return语句。



把该代码放置在sumFunction声明的后面，但是要在LLVMDumpModule之前。完整的示例代码请在文章末端进行查阅。

编译并运行，你将看到如下的函数体：



最后也是最有趣的环节来了—如何运行这些代码？

LLVM C API 提供了一些执行引擎：如MCJIT以及Interpreter，我们使用的是后者。

下面让我们创建一个执行引擎：



最后，让我们执行整个加法运算。这里我们使用与函数类型类似的技巧—使用UnsafeMutablePointer来进行API指向。请记得在最后进行相关的内存销毁。



运算结果应该是：



完整的代码示例：






小结

从Swift中使用LLVM是件很美妙的事情。它给了我们一个非常好的机会—在Swift中借助LLVM来编写语言。C API虽然有一定限制，但是以这为起点也绰绰有余了。

英文出自：lowlevelbits
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