编译器输出语言 - LLVM IR 与 C

Question

对于编写编译器，将 LLVM IR 与 C 用于目标语言的优缺点是什么？我知道两者都被使用了，我想如果我使用 clang 编译 C，最终的机器代码会是相似的。那么还有什么需要考虑的呢？

Answer 1

我已经将 LLVM IR 用于一些编译器后端，并且使用过使用 C 作为后端的编译器。我发现给 LLVM IR 带来优势的一件事是它是类型化的。在不从 LLVM 库中获取错误的情况下，很难做出完全格式错误的输出。

在我看来，保持源代码和 IR 之间的密切关联以进行调试也更容易。

此外，您还可以使用所有很酷的 LLVM 命令行工具来分析和处理前端发出的 IR。

Answer 2

LLVM 优势：

1. JIT - 您可以动态编译和运行代码。当然，C 也可以实现相同的功能（例如，使用嵌入式 tcc），但它的健壮性和可移植性要差得多。
2. 您可以在生成的 IR 上运行自己的优化过程。
3. 免费反射 - 使用 LLVM 检查生成的代码要容易得多。
4. LLVM 库不像大多数 C 编译器那么大（当然，不包括 tcc）。

LLVM 缺点：

1. 代码不可移植，您必须根据您的目标稍微更改它。 LLVM 有一个可移植的子集，但它仍然是一种狡猾的做法。
2. 对 C++ 库的运行时依赖可能有点问题。

Answer 3

我怀疑您是否可以在以 C 为目标时为您的语言实现适当的调试支持。

Answer 4

明显没有 CLANG 或处于实验状态的架构和操作系统。

C 被更广泛地接受，但 LLVM IR 允许你用勺子喂 LLVM 引擎。并非所有通往 IR 的路径都是平等的。

Answer 5

我将使用 LLVM 来指代框架，并使用 LLVM IR 来指代目标语言。

C 优势

1. 跨平台
2. 调试（请阅读下文。部分与第 4 点有关。）
3. 互操作性
4. 易于使用

LLVM IR 优势

1. 性能
2. 自定义选项
3. 内存占用
4. 强大的打字/安全

C

1. 尽管 LLVM 最近获得了更多目标，但仍然存在适用于各种嵌入式系统的 C 编译器。可以说，在这一类别中，C 比 LLVM IR（中间表示）稍有优势。

2. 以 C 而不是 LLVM 为目标的主要优点是生成的代码与 LLVM 相比处于更高级别。使用诸如 GDB 之类的标准化调试器，可以说更容易推理生成代码的行为。使用 GDB 等调试器也更容易为编译为 C 的语言构建调试器。

3. 第三点。互操作性更麻烦。但是，C 具有标准化的应用程序二进制接口。因此更容易编写库并将这些库与用 C 和/或 C+ 编写的其他程序接口。尽管如此，许多语言（例如 Java）仍为 C 提供标准化接口。

4. 可以说，以 C 为目标更容易上手并让某些东西发挥作用

LLVM

1. C 是一种相当高级的语言，如果不编写它，通常会降低性能（取决于目标编译器，以及所述编译器所做的假设）。 有一些论文如An llVM backend for GHC 这说明了 C 的一些缺点和 LLVM IR 作为目标语言的优点。

2. 由于 LLVM（框架）是作为可重用单元的集合构建的，因此很容易为您的特定目标语言编写特定于目标语言的传递。编写自定义 GC (There is as of 2020 some support for this) 也更容易。在 C 的情况下也是可能的，并且有一些垃圾收集器，例如Boehm GC。但是，C 并非设计为中间语言。

3. 内存占用。与 LLVM 位码相比，生成的 C 代码具有更大的内存占用。如果您正在编译和链接一个大型系统，您可能会获得针对 LLVM 的编译时间优势。

4. 虽然 C 是弱类型语言。 LLVM IR 是一种强类型。因此，可以说以 LLVM IR 为目标更安全。