前言
本章對應官方教程第4章，本章介紹如何為中間代碼(LLVM IR)添加優(yōu)化以及添加JIT編譯器支持。
教程如下:
開始
中間代碼優(yōu)化
我們都知道在編譯的過程中有著中間代碼優(yōu)化這一步。我們想要中間代碼能夠去除無用以及重復計算的內(nèi)容，所以這個時候我們需要使用中間代碼優(yōu)化器。
舉一個例子，在沒有優(yōu)化之前，我們輸入def test(x) (1+2+x)*(x+(1+2));獲得的結(jié)果如下所示。
def test(x) (1+2+x)*(x+(1+2));
Read function definition:
define i64 @test(i64 %x) {
entry:
%add = add i64 3, %x
%add1 = add i64 %x, 3
%mul = mul i64 %add, %add1
ret i64 %mul
}
我們可以看出來其實add和add1是相同的值，完全沒有必要算兩次。所以經(jīng)過優(yōu)化之后長下面這樣
def test(x) (1+2+x)*(x+(1+2));
Read function definition:
define i64 @test(i64 %x) {
entry:
%add = add i64 3, %x
%mul = mul i64 %add, %add
ret i64 %mul
}
我們可以看出出來之前的兩個add被優(yōu)化成了一個。
那么我們該如何添加優(yōu)化呢？LLVM為我們提供了PassManager。但是有趣的是在LLVMSwift中，PassManager被deprecated了。所以我們只需要使用更簡單的PassPipeliner即可。
有多簡單呢？簡單到只需要添加兩行代碼。
let passPipeliner = PassPipeliner(module: theModule)
func lexerWithDefinition(_ lexer: Lexer) {
if let p = parseDefinition() {
if let f = p.codeGen() {
//在這里調(diào)用execute()方法
passPipeliner.execute()
print("Read function definition:")
f.dump()
}
} else {
lexer.nextToken()
}
}
添加JIT支持
使用LLVMSwift中的JIT也十分簡單。我們只需要在合適的地方調(diào)用即可。
首先我們定義全局變量JIT，并在main中初始化它。
var theJIT: JIT!
let targetMachine = try! TargetMachine()
theJIT = JIT(machine: targetMachine)
接著我們在lexerWithDefinition中把Module中的IR添加到JIT中。
...
f.dump()
_ = try! theJIT.addLazilyCompiledIR(theModule) { (_) -> JIT.TargetAddress in
return JIT.TargetAddress()
}
在lexerWithTopLevelExpression中把繼續(xù)把Module中的IR添加到JIT中。
...
let handle = try theJIT.addEagerlyCompiledIR(theModule) { (name) -> JIT.TargetAddress in
return JIT.TargetAddress()
}
let addr = try theJIT.address(of: "__anon_expr")
typealias FnPr = @convention(c) () -> Int
let fn = unsafeBitCast(addr, to: FnPr.self)
print("Evaluated to \(fn()).")
try theJIT.removeModule(handle)
initModule()
還記得之前parseTopLevelExpr中添加的默認函數(shù)名"__anon_expr"嗎？在lexerWithTopLevelExpression新增代碼的意思就是把頂級表達式包在一個名為"__anon_expr"且返回值為空的函數(shù)中進行調(diào)用。
但是目前我們還只能調(diào)用一次函數(shù)，調(diào)用第二次函數(shù)時我們就找不到這個函數(shù)了。所以這個時候我們需要有一個全局的表用來記錄。
var functionProtos: [String: PrototypeAST] = [:]
func getFunction(named name: String) -> Function? {
if let f = theModule.function(named: name) {
return f
} else {
let fi = functionProtos[name]
guard fi != nil else {
return nil
}
return fi?.codeGen()
}
}
接著我們需要為CallExprAST和FunctionAST替換獲取函數(shù)名的方式。
//CallExprAST
let calleeF = getFunction(named: callee!)
//FunctionAST
functionProtos[proto!.name!] = proto
let theFunction = getFunction(named: proto!.name!)
guard theFunction != nil else {
return nil
}
這樣我們總是可以在當前Module中獲得先前定義過的函數(shù)進行調(diào)用。
最后我們還需要更新一下lexerWithDefinition方法和lexerWithExtern方法。
//lexerWithDefinition
...
f.dump()
_ = try! theJIT.addLazilyCompiledIR(theModule) { (_) -> JIT.TargetAddress in
return JIT.TargetAddress()
}
initModule()
//lexerWithExtern
...
f.dump()
functionProtos[p.name!] = p
func initModule() {
theModule = Module(name: "main")
theModule.dataLayout = targetMachine.dataLayout
}
測試
直接輸入表達式。
1+20;//輸入
Read top-level expression:
define i64 @__anon_expr() {
entry:
ret i64 21
}
Evaluated to 21.//輸出
函數(shù)調(diào)用。
def testfunc(x y) x + y*2;//輸入
Read function definition:
define i64 @testfunc(i64 %x, i64 %y) {
entry:
%mul = mul i64 %y, 2
%add = add i64 %x, %mul
ret i64 %add
}
testfunc(1, 2);//輸入
Read top-level expression:
define i64 @__anon_expr() {
entry:
%call = call i64 @testfunc(i64 1, i64 2)
ret i64 %call
}
Evaluated to 5.//輸出
testfunc(1, 3);//輸入
Read top-level expression:
define i64 @__anon_expr() {
entry:
%call = call i64 @testfunc(i64 1, i64 3)
ret i64 %call
}
Evaluated to 7.//輸出
