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出版者:Packt Publishing

作者:Bruno Cardoso Lopes

出品人:

页数:314

译者:

出版时间:2014-8-26

价格:USD 44.99

装帧:Paperback

isbn号码:9781782166924

丛书系列:

图书标签:

编译器
llvm
LLVM
编译原理
计算机
complier
C++
计算机科学
LLVM
编程
入门
核心库
C++
编译器
开发
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具体描述

A practical guide to understanding LLVM with the help of source code references and snippets, insights on how compiler stages connect to each other, descriptions of important data structures, and examples of how to use the tools provided by LLVM. Some topics are explained with compelling hands-on examples that you are encouraged to try out.

This book is intended for enthusiasts, computer science students, and compiler engineers interested in learning about the LLVM framework. You need a background in C++ and, although not mandatory, should know at least some compiler theory. Whether you are a newcomer or a compiler expert, this book provides a practical introduction to LLVM and avoids complex scenarios. If you are interested enough and excited about this technology, then this book is definitely for you.

好的，以下是一本内容充实、详细，且不涉及《Getting Started with LLVM Core Libraries》一书内容的图书简介。 --- 深度解析现代编译器设计与实现：从理论基石到前沿优化本书聚焦于现代编译器前端、中端与后端的深层架构、核心算法及其工业级应用，深入探讨如何构建高性能、高可维护性的编译系统。第一部分：编译器基础与架构重构本部分旨在为读者奠定坚实的编译理论基础，并引导我们超越传统编译器模型的局限，转向适应异构计算环境的现代化设计。第一章：编译理论的现代诠释与挑战本章首先回顾了经典编译原理中的词法分析、语法分析和语义分析的理论基础，重点解析了上下文无关文法（CFG）在处理现代编程语言复杂特性（如闭包、高阶函数）时的局限性。我们将深入探讨依赖类型系统（Dependent Types）在增强编译时类型安全性和形式化验证方面的潜力，并比较LALR(1)与PEG（解析表达文法）在实际工程中的性能权衡。内容还将涵盖混合编译模型（Hybrid Compilation Models），例如如何将静态分析与动态运行时反馈机制有机结合，以应对JIT编译环境的实时需求。第二章：中间表示（IR）的演进与多层级抽象中间表示（IR）是编译器的核心。本章将详细剖析不同抽象层次的IR设计哲学。我们不仅会考察静态单赋值（SSA）形式的优势及其在数据流分析中的关键作用，还会着重探讨高阶IR（HIR）的设计，这种IR旨在更好地保留源代码的结构信息，便于进行语言特性相关的优化，例如类型推导和宏展开。随后，我们将深入研究低阶IR（LIR）的设计，特别关注如何在其上高效地表示硬件相关的指令集，如向量化操作和内存访问模式。本章将通过具体案例展示如何设计一个可扩展的IR框架，支持多种源语言和目标架构的映射。第三章：基于图论的程序依赖分析程序分析是优化的前提。本章将聚焦于构建精确的依赖图。我们将详细阐述控制流图（CFG）的构建算法，并扩展到程序依赖图（PDG）的构建，重点讨论如何处理指针别名分析（Pointer Aliasing Analysis）这一核心难题。针对别名分析，我们将比较摘要递归（Summary Recursion）与场敏感分析（Field-Sensitive Analysis）的技术细节和性能开销。此外，本章还将引入数据流分析的迭代求解器（Iterative Solvers），包括基于工作列表（Worklist）和不动点迭代的实现细节，并讨论如何利用域理论（Domain Theory）来加速收敛。第二部分：中端优化策略与并行化本部分是编译器的“智能”核心，专注于如何通过复杂的算法转换，将抽象的IR转化为高效的机器代码。第四章：超越传统数据流的优化技术本章超越了常见的常量折叠和死代码消除，深入探讨更复杂的优化。我们将详细解析循环变换（Loop Transformation）的全部工具箱，包括循环展开（Unrolling）、循环融合（Fusion）、循环交换（Interchange）和循环倾斜（Skewing），并结合依赖向量分析（Dependence Vector Analysis）来指导这些变换，以最大化并行性和缓存局部性。此外，我们还将深入研究过程间优化（Interprocedural Optimization, IPO）的挑战，包括函数内联（Inlining）的成本模型构建，以及如何使用模块化分析技术来处理大型代码库的IPO。第五章：内存层次优化与别名敏感转换现代性能瓶颈往往在于内存访问。本章专门处理内存相关的优化。我们将探讨如何利用别名分析的结果来安全地执行内存操作重排。重点内容包括逃逸分析（Escape Analysis）在栈分配和寄存器分配中的应用，以及如何实现无锁数据结构（Lock-Free Data Structure）的编译时检查与优化。本章还将介绍针对非统一内存访问（NUMA）架构的内存布局优化技术，如结构体填充（Structure Padding）的智能调整以提升数据局部性。第六章：面向并行硬件的自动向量化与张量计算随着SIMD指令集的普及和GPU/协处理器的兴起，自动并行化成为关键。本章将详细介绍自动向量化的完整流水线：从数据依赖性检查、循环结构分析到指令选择。我们将探讨数据布局变换（Data Layout Transformation），例如如何将行主序数据结构自动转换为适合SIMD操作的“豆腐块”结构（Tiling）。对于更高级的并行模型，本章将引入张量计算图的表示与优化，展示如何将高维数组操作映射到底层的矩阵乘法单元（如Tensor Cores或BLAS库）。第三部分：后端生成与代码质量保证本部分关注如何从优化后的IR高效、准确地生成目标机器代码，并确保最终代码的质量和可调试性。第七章：寄存器分配的现代算法与图着色寄存器分配是决定最终代码性能的关键一步。本章将详细阐述基于图着色（Graph Coloring）的寄存器分配算法的完整流程，包括构建干涉图（Interference Graph）的精确方法，以及处理溢出（Spilling）和重新汇编（Re-materialization）的策略。我们将分析Chaitin算法与Briggs算法的优劣，并探讨如何为具有复杂寄存器约束的RISC-V或ARM架构设计定制化的分配器。本章还将涵盖硬件上下文感知（Hardware Context Awareness）的分配策略，例如考虑分支延迟槽和流水线停顿的特殊分配。第八章：指令选择与调度：时序优化本章探讨如何将抽象的LIR指令转换为特定目标机器的汇编指令，并进行时序优化。我们将深入研究基于模板匹配（Template Matching）的指令选择技术，以及如何处理复杂汇编指令的组合。在指令调度方面，本章将重点介绍基于调度的动态规划算法，它旨在重新排列指令以最大化指令级并行性（ILP），同时严格遵守数据依赖和资源约束。对于超标量架构，我们将探讨分支预测对指令调度的影响，以及如何利用调度窗口（Scheduling Window）进行局部优化。第九章：调试信息生成与代码质量验证一个健壮的编译器必须生成可调试的代码。本章将详细解析DWARF（Debugging With Attributed Record Formats）标准的结构，指导读者如何在编译过程中准确地跟踪变量的生命周期、作用域和寄存器分配情况。我们还将探讨代码覆盖率分析（Code Coverage Analysis）工具的实现原理，以及如何通过插桩（Instrumentation）技术，在编译阶段植入性能计数器和内存安全检查代码，确保运行时行为的可观测性和可靠性。 --- 本书面向对象：具有一定C/C++或系统编程基础的软件工程师、编译器开发者、高性能计算研究人员，以及希望深入理解现代软件优化技术的研究生。通过阅读本书，读者将掌握构建下一代编译器的核心能力。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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作为一个长久以来在软件开发领域摸爬滚打的程序员，我越来越意识到理解底层工具链的重要性。LLVM 作为现代编译器开发的事实标准，其强大和灵活性早已闻名遐迩。然而，对于 LLVM 的内部机制，我一直缺乏一个系统、深入的了解。《Getting Started with LLVM Core Libraries》这本书的标题，直接击中了我的痛点。我希望这本书能够为我打开 LLVM 的大门，让我能够理解它那些令人称道的“Core Libraries”到底是如何工作的。我特别期待书中能详细介绍 LLVM 的中间表示（IR）的设计哲学和具体实现。IR 是 LLVM 的灵魂，我需要理解它的类型系统、指令格式以及在不同抽象层次之间的转换逻辑。此外，我也非常关注 LLVM 的 Pass 框架。如何构建、组织和执行各种优化和分析 Pass，是 LLVM 能够实现高效编译的关键。我希望书中能够提供一些实际的、可运行的代码示例，让我能够亲手去构建一个简单的 Pass，或者去执行一个已有的 Pass 来观察代码的变化。我希望这本书不仅仅是理论的堆砌，更能提供切实可行的指导，让我能够将 LLVM 的能力融入到我自己的开发流程中，无论是构建新的编译器，还是进行代码分析和优化。

评分☆☆☆☆☆

在我看来，掌握 LLVM 不仅是为了能够使用它，更是为了能够理解它，并在此基础上进行创新。我之所以会选择《Getting Started with LLVM Core Libraries》这本书，是因为它直接切入了 LLVM 最核心的部分。我非常好奇 LLVM 的中间表示（IR）是如何设计的，它的类型系统、指令集以及它在不同编译阶段所扮演的角色。我希望能从这本书中学习到如何有效地生成、分析和转换 LLVM IR，比如如何将其用于代码优化，或者如何进行静态分析。另外，我对 LLVM 的 Pass 框架尤为关注。我希望这本书能够详细介绍 Pass 的生命周期、如何编写自定义的 Pass 来实现特定的功能，以及如何将这些 Pass 灵活地组合起来，从而构建出强大的编译器和分析工具。我期待书中能有一些真实的、可操作的代码示例，能够帮助我亲身实践，比如如何用 LLVM 来解析和分析一段 C++ 代码，或者如何利用 LLVM 来实现一个简单的指令集模拟器。我相信，通过这本书的学习，我能够对 LLVM 的核心能力有更深刻的认识，并能够将其运用到我自己的开发项目中，探索更多有趣的应用。

评分☆☆☆☆☆

我一直对编译器技术及其底层实现有着浓厚的兴趣，尤其是在看到 LLVM 如此广泛的应用场景之后。从 Clang 到 Rust，再到许多其他的项目，LLVM 都扮演着核心的角色。因此，我非常期待能够通过《Getting Started with LLVM Core Libraries》这本书，深入了解 LLVM 的核心库是如何运作的。我特别关注书中对于 LLVM 中间表示（IR）的讲解。我希望能够理解 IR 的具体结构，包括其类型系统、指令集以及它在整个编译流程中的作用。能否生成、分析和转换 IR，是掌握 LLVM 的关键。另外，我对 LLVM 的 Pass 架构和如何利用它进行代码优化非常感兴趣。我希望书中能够详细介绍 Pass 的设计模式，如何编写自定义的 Pass，以及如何通过组合不同的 Pass 来实现高效的代码优化。我希望这本书能提供一些实际的例子，让我能够亲手操作，例如如何用 LLVM 来分析一段 C++ 代码的 AST，然后将其转换为 LLVM IR，并对其进行一些基本的优化。我希望通过这本书的学习，能够对 LLVM 有一个全面的认识，并能够将这些知识应用到我自己的开发项目中，比如构建一个简单的语言前端，或者开发一个用于代码优化的工具。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对程序语言和编译技术充满热情的开发者，我一直渴望能够深入了解 LLVM 的工作原理。它的模块化设计和丰富的库集合，为各种语言工具的开发提供了强大的支持。我选择《Getting Started with LLVM Core Libraries》这本书，正是看中了它“入门”的定位，希望能借此机会系统地学习 LLVM 的核心组件。我特别期待书中能够详细介绍 LLVM 的中间表示（IR），包括 IR 的语法、语义以及如何在 IR 层面进行代码的分析和转换。这对于理解编译器如何将高级语言抽象化，并最终生成高效的机器码至关重要。此外，我非常好奇 LLVM 的 Pass 架构，希望书中能够清晰地阐述 Pass 的设计思想、生命周期管理以及如何编写自定义的 Pass 来实现特定的优化或分析功能。我希望这本书能提供一些具体的代码示例，能够让我亲手实践，从而更直观地理解 LLVM 的 API 和工作流程。例如，如何使用 LLVM 来构建一个简单的静态分析工具，或者如何将一种自定义的语言编译成 LLVM IR。我深信，通过这本书的学习，我能够更深入地理解编译器技术，并能将 LLVM 应用到我自己的项目开发中，探索更多可能性。

评分☆☆☆☆☆

我一直坚信，要真正理解一个复杂的系统，就必须深入其核心。LLVM 以其强大的功能和灵活的设计，在编译器领域占据了举足轻重的地位。我选择了《Getting Started with LLVM Core Libraries》这本书，正是希望能够揭开 LLVM 核心库的神秘面纱。我非常期待书中能够详细介绍 LLVM 的中间表示（IR）的设计理念和实现细节。理解 IR 的类型系统、指令集以及如何进行 IR 的生成、分析和转换，是我学习 LLVM 的首要目标。我希望能够掌握如何通过 LLVM API 来操作 IR，比如创建模块、函数、基本块以及指令，并理解如何应用各种内置的转换和优化 Pass。此外，我对于 LLVM 的 Pass 架构非常好奇。我希望书中能解释 Pass 的工作机制，如何编写自定义的 Pass 来实现特定的代码分析或优化，以及如何将这些 Pass 集成到 LLVM 的工具链中。我期待书中能够提供一些实用的代码示例，例如如何用 LLVM 来构建一个简单的语言前端，将源语言代码解析成 AST，然后将其翻译成 LLVM IR，并进行一些基本的优化，最终生成可执行代码。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样一位对编译器底层原理充满好奇心的开发者来说，LLVM的出现无疑是一个福音。它提供了一个强大而灵活的框架，使得我们可以更轻松地构建各种语言的编译器、静态分析工具以及运行时优化系统。我选择这本书，正是看中了它“Getting Started”的定位，希望能够循序渐进地学习LLVM的核心库。我尤其关注书中对LLVM IR（中间表示）的讲解，因为IR是LLVM的基石，理解它的结构、特性以及如何进行操作，是掌握LLVM的关键。我期待书中能够详细介绍IR的各个方面，包括其类型系统、指令集、内存模型等等，并能提供一些如何手工构建或修改IR的示例。此外，我对LLVM的Pass架构也非常感兴趣。Pass是LLVM进行代码优化和转换的核心机制，我希望这本书能够清晰地解释Pass的生命周期、如何编写自定义的Pass，以及如何将这些Pass有效地应用到编译流程中。我希望通过学习这本书，能够掌握如何利用LLVM提供的丰富API，实现各种复杂的编译任务，例如代码优化、目标代码生成、静态分析等。同时，我也希望书中能包含一些实际的案例分析，展示LLVM如何在实际项目中发挥作用，例如在某些流行的编程语言的编译器中，LLVM是如何被集成和应用的。

评分☆☆☆☆☆

我通常挑选技术书籍时，会非常注重作者的专业背景和他们在相关领域的贡献。虽然这本书的作者信息我还没有仔细研究，但从书名所传达的“Getting Started”的意图来看，我推测作者应该是一位在LLVM领域有丰富实践经验的开发者，或者是一位在编译器教学方面有独到之处的专家。我非常好奇这本书的写作风格，是偏向于学院派的严谨论述，还是更贴近工程实践的“干货”分享。我个人更偏爱后者，因为作为一名开发者，我更希望能够快速上手，并理解如何在实际项目中运用LLVM。我非常期待书中能够详细介绍LLVM的各个核心库，例如能够处理IR的`llvm::LLVMContext`、`llvm::Module`、`llvm::Function`等类，以及实现各种转换和优化的Pass Manager。我对LLVM的IR（中间表示）尤其感兴趣，希望这本书能详细解释IR的格式，包括它的指令集、类型系统以及如何进行IR的生成、分析和转换。这对于理解编译器的工作流程，以及如何在LLVM的基础上构建自己的语言前端或后端至关重要。我也希望书中能提供一些关于如何使用LLVM API来构建简单工具的例子，比如一个简单的C++到LLVM IR的编译器前端，或者一个能够对LLVM IR进行静态分析的小工具。这些实际的例子不仅能加深理解，还能激发我进一步探索LLVM的可能性。

评分☆☆☆☆☆

作为一名致力于深入理解程序语言工作原理的开发者，LLVM 的出现无疑为我打开了新的视野。它提供了一个极其强大的框架，使得我们可以轻松地构建各种与代码相关的工具，从编译器到静态分析器，再到性能分析工具。我选择《Getting Started with LLVM Core Libraries》这本书，正是希望能够系统地学习 LLVM 的核心库，从而真正掌握这项技术。我特别期待书中能够详细阐述 LLVM 的中间表示（IR），包括它的数据结构、类型系统以及指令集。我希望能够理解 IR 在编译过程中的作用，以及如何对其进行操作，例如生成、分析和转换。此外，我对 LLVM 的 Pass 架构非常感兴趣，希望能学习到如何编写自定义的 Pass 来实现特定的代码分析或优化，并了解如何将这些 Pass 集成到 LLVM 的工具链中。我希望这本书能够提供一些实际的代码示例，让我能够亲手实践，例如如何用 LLVM 来构建一个简单的语言前端，将源语言代码翻译成 LLVM IR，并对其进行优化。我相信，通过这本书的学习，我能够对 LLVM 的核心能力有更深刻的理解，并能够将其应用于我自己的开发项目中，从而实现更多的创新。

评分☆☆☆☆☆

我之所以选择《Getting Started with LLVM Core Libraries》，很大程度上是因为我对编译器前端和后端开发一直抱有浓厚的兴趣，而 LLVM 恰恰是连接这两者之间一座重要的桥梁。我期望这本书能够提供一个清晰的路线图，带领我从宏观上理解 LLVM 的整体架构，然后再深入到各个核心库的细节。我尤其关注书中对 LLVM 中间表示（IR）的阐述。我需要理解 IR 的数据结构、类型系统以及指令的语义，因为这是 LLVM 进行各种转换和优化的基础。我希望能够学习如何在 LLVM 中创建和操作 IR，例如如何将抽象语法树（AST）映射到 IR，以及如何进行 IR 的转换，比如函数内联、死代码消除等。另外，我对 LLVM 的 Pass 机制也非常感兴趣。我希望这本书能够详细讲解 Pass 的生命周期、如何编写自定义的 Pass 来实现特定的分析或优化，以及如何将这些 Pass 有效地集成到 LLVM 的编译流程中。我期待书中能有一些实际的案例，例如如何利用 LLVM 来开发一个简单的静态分析工具，或者如何将一种自定义的 DSL（领域特定语言）编译成 LLVM IR，并最终生成目标代码。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计倒是挺吸引人的，深邃的蓝色背景，配上简洁有力的白色字体，给人一种专业而又稳重的感觉。我一直对低层级编程和编译器技术很感兴趣，尤其是LLVM这个名字，在开发者社区里经常能听到，但一直没有机会深入了解。看到这本书的标题“Getting Started with LLVM Core Libraries”，就像是为我量身定做的一样，提供了这样一个绝佳的起点。我希望这本书能够带领我穿越抽象的编译器理论，进入到LLVM这个强大的工具链的内部，理解它的核心组件是如何协同工作的。特别是关于“Core Libraries”这个部分，我非常期待能够了解LLVM提供的那些基础性的、能够支撑起整个生态系统的核心库，比如IR（中间表示）的定义和操作，以及各种优化Pass的设计思路。我希望这本书不仅仅是简单地罗列API，而是能够深入浅出地讲解这些库的背后原理，以及它们在实际编译器开发中的应用场景。例如，当我们在谈论如何将高级语言转换为机器码时，LLVM的IR扮演着至关重要的角色，而这本书能否详细阐述IR的结构、它的优势以及如何在IR层面进行转换和分析，是我非常关注的。此外，我还希望书中能有一些实际的代码示例，能够帮助我更直观地理解概念，并能够亲手实践，验证书中的讲解。毕竟，对于编程书籍来说，理论与实践的结合是至关重要的。这本书的出版，对我而言，不仅仅是一次学习的机会，更像是一次探索之旅，去揭开LLVM神秘面纱的机会。

评分☆☆☆☆☆

真香

评分☆☆☆☆☆

LLVM是我见过的最繁琐的一套工具了，这本书安装就相当麻烦，比较推荐的是去下载作者提供的docker来做实验，这本书对LLVM的各个方面都做了不同程度的介绍包括frontend, IR, backend还有JIT，但是都非常浅，也没有足够多的测试，这几点都比较失望，但是考虑到只有这一本比较系统的LLVM书，还是可以入门看一下的。个人推荐学好C++以后直接去写一门语言入门LLVM，比如去看 https://llvm.org/docs/tutorial/MyFirstLanguageFrontend/index.html 整体上来说都可以跑通，但是部分章节代码也变了，建议上github上面fo最新版（字数不够了。。。）

评分☆☆☆☆☆

几乎没有什么卵用,太简单太泛泛了,更推荐官方doc和代码注释..

评分☆☆☆☆☆

比较全面，Just enough to get started