书籍摘要

《LLVM Cookbook中文版》是一本由Mayur Pandey和Suyog Sarda合著、王欢明翻译的编译器技术书籍，于2016年6月由电子工业出版社出版。该书以任务驱动的方式，系统地介绍了LLVM编译器框架的设计、使用以及如何基于LLVM开发编译器的前端、优化器和后端，是一本兼具理论与实战的编译技术指南。

核心内容概述

本书共分为9章，内容涵盖了LLVM的基础架构、编译器前端开发、优化技术、代码生成以及LLVM在各种项目中的应用实践。

• 第1章：LLVM设计与使用
  介绍了LLVM的模块化设计理念，包括如何下载、安装LLVM和Clang，以及如何使用LLVM进行交叉编译、代码转换和执行。本章还探讨了LLVM的多种前端工具，如C语言前端Clang、Go语言前端llgo以及DragonEgg插件。

• 第2章：实现编译器前端
  通过实现一个简单的TOY语言编译器，展示了如何从定义语言语法开始，逐步实现词法分析器、语法分析器，并生成LLVM IR代码。本章详细介绍了词法分析、语法分析以及抽象语法树（AST）的构建过程。

• 第3章：扩展前端并增加JIT支持
  在TOY语言的基础上，增加了条件控制结构（如if/then/else）、循环结构以及自定义运算符的支持，并引入了即时编译（JIT）技术，使编译器能够动态执行代码。

• 第4章：准备优化
  介绍了LLVM优化框架的核心——Pass机制，包括如何编写自定义Pass、使用opt工具运行Pass，以及如何在Pass中调用其他分析和优化工具。本章还探讨了多级优化策略和Pass管理器的使用。

• 第5章：实现优化
  深入讨论了多种优化技术，如无用代码消除、内联转换、内存优化、循环优化、表达式重组和向量化等。通过具体示例，展示了如何编写和实现这些优化Pass。

• 第6章：平台无关代码生成器
  描述了从LLVM IR到目标平台机器码的转换过程，包括SelectionDAG的构建、合法化、优化以及指令选择和调度。本章还介绍了如何使用TableGen工具描述目标平台的指令集和架构特性。

• 第7章：机器码优化
  聚焦于机器码层面的优化技术，如公共子表达式消除、活动周期分析、寄存器分配、尾调用优化和兄弟调用优化等。这些优化技术直接作用于生成的机器码，进一步提升代码的执行效率。

• 第8章：实现LLVM后端
  详细介绍了如何为一个目标平台实现LLVM后端，包括寄存器定义、调用约定、指令集设计、栈帧lowering、指令选择和平台注册等。本章通过一个简单的TOY后端示例，展示了从头构建LLVM后端的完整过程。

• 第9章：LLVM项目最佳实践
  探讨了LLVM在不同项目中的应用，如异常处理、sanitizer工具的使用、垃圾回收器的编写、LLVM IR到JavaScript的转换、Clang静态分析器、bugpoint调试工具以及LLDB调试器的使用。本章还介绍了LLVM通用Pass的使用方法。

目标读者

本书适合熟悉编译器基本概念但对LLVM不太熟悉的程序员，以及正在学习编译技术并希望参与实战的开发者。通过丰富的实战案例和详细的步骤解析，读者可以快速掌握LLVM的使用方法，并深入了解编译器的开发过程。

总结

《LLVM Cookbook中文版》是一本全面、系统的LLVM实战指南。它不仅涵盖了LLVM的基础知识和架构设计，还通过具体的编译器开发案例，展示了如何利用LLVM实现高效的代码生成和优化。无论是对于编译器开发人员，还是对编译技术感兴趣的开发者，本书都是一本极具价值的参考资料。