20200828-Kaleidoscope（第四期）-孙少策.pdf

《LLVM新手入门教程——构建万花筒语言》 在编程世界中，LLVM是一个强大的编译器基础设施，它提供了一套工具集用于构建编译器、分析工具以及优化中间代码。Kaleidoscope是LLVM官方教程中设计的一个简单的编程语言，用于演示如何一步步构建一个编译器前端。这个教程通过实现万花筒语言（Kaleidoscope）的语法和功能，深入浅出地介绍了LLVM的基础知识。 万花筒语言的定义包括函数声明、外部函数调用和条件语句。例如，`extern printd(x);` 是对外部函数 `printd` 的声明，它接受一个双精度浮点数作为参数。`Read extern: declare double @printd(double)` 表示这个声明在LLVM IR（Intermediate Representation）中是如何表示的。 接着，`smaller` 函数展示了如何使用LLVM IR来实现条件分支。在LLVM IR中，`fcmp ult` 是浮点数的无符号小于比较操作，`fcmp` 指令用于比较浮点数，`ult` 是"unsigned less than"的缩写。`fcmp ult double %x, %y` 比较 `%x` 和 `%y` 是否满足 `%x` 小于 `%y` 的条件，返回一个布尔值 `i1`。如果 `%x` 小于 `%y`，则执行 `%then` 标签的代码，否则执行 `%else` 标签的代码。`br i1 %cmptmp, label %then, label %else` 是LLVM IR中的分支指令，根据 `%cmptmp` 的布尔值决定跳转到哪个标签。 在 `smaller` 函数的主体中，`%cmptmp = fcmp ult double %x, %y` 进行了比较，然后根据结果执行相应的分支。`then:` 和 `else:` 分别是两个可能的分支，它们通过 `br` 指令连接，并在每个分支末尾使用 `br label %ifcont` 回到相同的合并点 `%ifcont`。在这里，我们看到了LLVM IR中的 Phi节点（%iftmp = phi double [ %calltmp, %then ], [ %calltmp1, %else ]），它是LLVM IR中处理控制流合并的一种方式，它将不同路径上的值融合在一起。 LLVM IR提供了丰富的运算符和指令，如浮点数比较的`fcmp`指令，以及控制流程的`br`指令，使得我们能够构建复杂的控制结构。此外，`fcmp`指令还支持多种比较模式，如`oeq`(等于)，`olt`(小于)，`one`(不等于)等，可以满足各种比较需求。对于涉及浮点数的比较，还需要考虑NaN（Not a Number）的情况，`ordered`和`unordered`标志就是用来处理这种特殊情况的。 通过Kaleidoscope语言的学习，我们可以理解LLVM IR的基本构造和控制流的表示，这对于进一步学习和使用LLVM进行编译器开发或代码优化是非常有价值的。通过实践这个教程，开发者能够掌握LLVM IR的基础，并为构建自己的编译器或分析工具打下坚实的基础。