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《LLVM编译器实战教程》
紧密结合LLVM的源码，系统介绍LLVM的模块化设计理念并详解技术细节。
内容简介
LLVM是一个正在发展中的前沿编译器技术框架，它易于扩展并设计成多个库，可以为编译器入门者提供流畅的体验，并能使编译器开发所涉及的学习过程变得非常顺畅。本书首先介绍如何配置、构建和安装LLVM库、工具和外部项目，随后介绍LLVM设计以及它在每个LLVM编译器阶段的实际工作方式，这些阶段包括：前端、IR、后端、JIT引擎、交叉编译功能和插件接口。本书还提供了多个实际操作的范例和源代码片段，可以帮助读者坚实而顺利地掌握LLVM编译器开发环境的入门知识。
作者简介
布鲁诺•卡多索•洛佩斯（Bruno Cardoso Lopes）在巴西坎皮纳斯大学获得计算机科学博士学位。自2007年以来，他一直是LLVM的贡献者，从头开始实现MIPS后端，并且已经维护了几年。另外，他还编写了x86 AVX支持方案，并改进了ARM汇编器。他的研究兴趣包括代码压缩技术和对ISA进行位宽压缩。之前他还开发了Linux和FreeBSD操作系统的驱动程序。
拉斐尔•奥勒（Rafael Auler）是巴西坎皮纳斯大学的博士生，并拥有该大学计算机科学硕士学位和计算机工程学士学位。在作为硕士生期间，他编写了一个可以根据体系结构描述文件自动生成LLVM后端的概念验证工具。目前，他的博士研究课题包括动态二进制翻译、即时编译器和计算机体系结构。Rafael还是微软研究院2013年研究生研究奖学金获得者。
目录
出版者的话
译者序
前言
关于作者
关于审稿人
第1章 构建和安装LLVM 1
1.1 了解LLVM版本 1
1.2 获取预构建包 2
1.2.1 获取官方预构建二进制文件 2
1.2.2 使用软件包管理器 3
1.3 从源代码构建 4
1.3.1 系统要求 4
1.3.2 获取源代码 4
1.3.3 构建和安装LLVM 5
1.3.4 Windows和Microsoft Visual Studio 10
1.3.5 Mac OS X和Xcode 12
1.4 总结 14
第2章 外部项目 15
2.1 Clang外部项目介绍 15
2.1.1 构建和安装Clang外部工具 16
2.1.2 理解Compiler-RT 17
2.1.3 实验Compiler-RT 17
2.2 使用DragonEgg插件 18
2.2.1 构建DragonEgg 19
2.2.2 使用DragonEgg和LLVM工具了解编译流程 19
2.2.3 理解LLVM测试套件 20
2.2.4 使用LLDB 21
2.2.5 libc++标准库介绍 23
2.3 总结 25
第3章 工具和设计 26
3.1 LLVM的基本设计原理及其历史 26
3.2 理解目前的LLVM 27
3.3 与编译器驱动程序交互 29
3.4 使用独立工具 30
3.5 深入LLVM内部设计 33
3.5.1 了解LLVM的基本库 33
3.5.2 介绍LLVM的C++惯例 34
3.5.3 演示可插拔的流程接口 37
3.6 编写你的第一个LLVM项目 38
3.6.1 编写Makefile 38
3.6.2 编写代码 40
3.7 关于LLVM源代码的一般建议 41
3.7.1 将代码理解为文档 42
3.7.2 请求社区的帮助 42
3.7.3 应对更新：使用SVN日志作为文档 42
3.7.4 结束语 44
3.8 总结 44
第4章 前端 45
4.1 Clang简介 45
4.1.1 前端操作 46
4.1.2 库 47
4.1.3 理解Clang诊断 49
4.2 Clang前端阶段介绍 52
4.2.1 词法分析 52
4.2.2 语法分析 58
4.2.3 语义分析 63
4.2.4 生成LLVM IR代码 65
4.3 完整的例子 65
4.4 总结 68
第5章 LLVM中间表示 69
5.1 概述 69
5.2 操作IR格式的基本工具示例 71
5.3 LLVM IR语法介绍 71
5.4 编写自定义的LLVM IR生成器 76
5.4.1 构建和运行IR生成器 79
5.4.2 使用C++后端编写代码来生成IR构造 80
5.5 在IR层执行优化 80
5.5.1 编译时优化和链接时优化 80
5.5.2 发现最佳编译器流程 82
5.5.3 流程间的依赖关系 83
5.5.4 了解流程API 85
5.5.5 自定义流程 85
5.6 总结 89
第6章 后端 90
6.1 概述 90
6.2 后端代码结构介绍 92
6.3 后端库介绍 93
6.4 如何使用TableGen实现LLVM后端 94
6.4.1 TableGen语言 95
6.4.2 代码生成器.td文件介绍 96
6.5 指令选择阶段介绍 100
6.5.1 SelectionDAG类 100
6.5.2 降级 102
6.5.3 DAG合并以及合法化 103
6.5.4 DAG到DAG指令选择 104
6.5.5 指令选择过程可视化 107
6.5.6 快速指令选择 107
6.6 调度器 107
6.6.1 指令执行进程表 108
6.6.2 竞争检测 109
6.6.3 调度单元 109
6.7 机器指令 109
6.8 寄存器分配 110
6.8.1 寄存器合并器 111
6.8.2 虚拟寄存器重写 114
6.8.3 编译目标的信息 115
6.9 前序代码和结束代码 116
6.10 机器代码框架介绍 116
6.10.1 MC指令 116
6.10.2 代码输出 117
6.11 自定义机器流程 119
6.12 总结 121
第7章 即时编译器 122
7.1 LLVM JIT引擎的基础知识介绍 122
7.1.1 介绍执行引擎 123
7.1.2 内存管理 124
7.2 llvm::JIT框架介绍 124
7.2.1 将二进制大对象写入内存 125
7.2.2 使用JITMemoryManager 125
7.2.3 目标代码输出器 125
7.2.4 目标信息 127
7.2.5 学习如何使用JIT类 127
7.3 llvm::MCJIT框架介绍 131
7.3.1 MCJIT引擎 131
7.3.2 MCJIT中模块编译过程 132
7.3.3 使用MCJIT引擎 135
7.4 使用LLVM JIT编译工具 137
7.4.1 使用lli工具 137
7.4.2 使用llvm-rtdyld工具 138
7.5 其他资源 139
7.6 总结 139
第8章 跨平台编译 140
8.1 GCC和LLVM对比 140
8.2 目标三元组介绍 141
8.3 准备自己的工具链 142
8.3.1 标准C/C++库 143
8.3.2 运行时库 143
8.3.3 汇编器和链接器 144
8.3.4 Clang前端 144
8.4 用Clang命令行参数进行交叉编译 145
8.4.1 针对目标的驱动程序选项 145
8.4.2 依赖包 145
8.4.3 交叉编译 146
8.4.4 更改系统根目录 148
8.5 生成Clang交叉编译器 149
8.5.1 配置选项 149
8.5.2 构建和安装基于Clang的交叉编译器 149
8.5.3 其他构建方法 150
8.6 测试 151
8.6.1 开发板 151
8.6.2 模拟器 151
8.7 其他资源 152
8.8 总结 152
第9章 Clang静态分析器 153
9.1 静态分析器的作用 153
9.1.1 传统警告信息和Clang静态分析器比较 153
9.1.2 符号执行引擎的高效性 156
9.2 测试静态分析器 158
9.2.1 使用驱动程序与使用编译器 158
9.2.2 了解可用的检查器 158
9.2.3 在Xcode IDE中使用静态分析器 160
9.2.4 生成HTML格式的图形
9.2.5 处理大型项目 161
9.3 使用自定义的检查器扩展静态分析器 164
9.3.1 熟悉项目架构 164
9.3.2 自定义检查器 165
9.4 其他资源 173
9.5 总结 174
第10章 基于LibTooling的Clang工具 175
10.1 生成编译命令数据库 175
10.2 clang-tidy工具 176
10.3 代码重构工具 178
10.3.1 Clang Modernizer（代码转换器） 178
10.3.2 Clang Apply Replacements（替换执行器） 178
10.3.3 ClangFormat （格式化工具） 180
10.3.4 Modularize（模块化工具） 181
10.3.5 Module Map Checker（模块映射检查器） 187
10.3.6 PPTrace（追踪工具） 187
10.3.7 Clang Query（查询工具） 189
10.3.8 Clang Check（检查工具） 190
10.3.9 remove-cstr-calls（调用移除工具） 190
10.4 编写自己的工具 190
10.4.1 问题定义：编写一个C++代码重构工具 191
10.4.2 配置源代码位置 191
10.4.3 剖析工具的模板代码 192
10.4.4 使用AST匹配器 195
10.4.5 编写回调函数 199
10.4.6 测试编写的重构工具 200
10.5 其他资源 201
10.6 总结 201
索引 202
