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ELVMでLLVM IR

ELVMでLLVM IR

ELVMのLLVM IRバックエンドを作って遊んだときのスライドです.

Akira Moroo

March 19, 2017
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  1. ELVMでLLVM IR 2017/03/19 @retrage

  2. 動機 • LLVMで遊んでみたい • フロントエンドを作ったりはしたくない • clang –emit-llvmで出⼒させたコードで遊ぶのも⾯⽩ くない •

    LLVMを始めよう! 〜 LLVM IRの基礎はclangが 教えてくれた・Brainf**kコンパイラを作ってみ よう 〜 • http://itchyny.hatenablog.com/entry/2017/02/27/ 100000 • BrainF**kからLLVM IRを吐くようなものを作るとい う話
  3. LLVM • コンパイラ基盤 • LLVM IRという中間表現を使う フロントエンド LLVM IR バックエンド

    最適化 コード ターゲット clang opt llc • opt: LLVM IRに対し最適化 • lli:LLVM RIをVMで実⾏
  4. ELVM • “LLVMのパロディ” フロントエンド ELVM IR バックエンド コード ターゲット 8cc

    elc • ターゲット • BrainF**k, WhiteSpace, C++14(compile time)など • 環境依存でない中間表現ELVM IR
  5. ELVMでLLVM IR • ELVMのLLVM IRバックエンドを作ろう • Q. 何かいいことor新しいことはある? • A.⼀切ない

    • C ->ELVM IR -> C -> LLVM IRと同じ • LLVMの恩恵を感じてみたい • ELVMのバックエンドを作るのは⽐較的簡単
  6. LLVM IRについて • 例: • unsigned int a = 5;

    • a += 5; • %a = alloca i32 • store i32 5, i32* %a • %1 = load i32* %a • %2 = add i32 %1, 5 • store i32 %2, i32* @a
  7. C->ELVM IR • ELVMでは8ccをフロントエンドにELVM IRを出⼒ $ cat hello.c #include <stdio.h>

    int main() { const char* p = "Hello, world!\n"; for (; *p; p++) putchar(*p); return 0; } $ out/8cc -S -I. -Ilibc -Iout hello.c $ wc –l hello.s 12554 ../elvm/hello.s
  8. ELVM IR -> LLVM IR $ ./elvm/out/elc –ll hello.c.eir >

    hello.c.eir.ll $ wc –l hello.c.eir.ll 33882 hello.c.eir.ll $ clang –S –O0 –emit-llvm hello.c $wc –l hello.ll 45 hello.ll $ time lli hello.c.eir.ll Hello, world! real 0m0.339s user 0m0.300s sys 0m0.037s $ time lli hello.ll Hello, world! real 0m0.009s user 0m0.009s sys 0m0.000s
  9. 最適化させてみる $ wc –l hello.c.eir.ll 33882 hello.c.eir.ll $ time lli

    hello.c.eir.ll Hello, world! real 0m0.339s user 0m0.300s sys 0m0.037s $ opt -O3 -S hello.c.eir.ll –o hello.c.eir.ll.opt 15865 hello.c.eir.ll.opt $ time lli hello.c.eir.ll.opt Hello, world! real 0m0.198s user 0m0.163s sys 0m0.032s
  10. まとめ • LLVM IRのことが少しわかったような気がする • まだまだ使っていない仕様がたくさんある • ELVM IRへの変換によるオーバーヘッドはoptで ある程度削減できるっぽい

    • LLVMのELVM IR向けバックエンドが実装されている ようなので,ELVM IR <-> LLVM IRできるかも • コンパイラでの最適化について良い本を知って いたら教えてください
  11. 参考⽂献 • http://shinh.skr.jp/slide/elvm/000.html • http://itchyny.hatenablog.com/entry/2017/02/27/ 100000 • http://llvm.org/docs/LangRef.html • http://llvm.org/docs/CommandGuide/opt.html

  12. LLVM IRバックエンドつらい • 無名の識別⼦は%から始まる番号になっている • 少しでもずれたりすると怒られる • ELVM IRのsrcがREG/IMMで命令が結構変わる •

    デバッグむずい • C->ELVM IRだとすぐにコード量が膨れあがる • lliを使ったいいデバッグ⽅法を知りたい