LLVM 开发指南

LLVM 开发指南

“The LLVM Project is a collection of modular and reusable compiler and toolchain technologies.”

本教程是一份面向中高级开发者的 LLVM 完整开发指南，共计 20 章，从基础概念到生产实践，系统性地覆盖 LLVM 编译器基础设施的方方面面。

适用读者

前置要求

• C/C++: 熟练掌握 C++17，了解模板元编程
• 编译原理: 了解词法分析、语法分析、中间表示的基本概念
• Linux: 熟悉命令行操作、CMake 构建系统
• Git: 基本的版本控制操作

环境准备

# 推荐环境
操作系统: Ubuntu 22.04 LTS / macOS 13+
LLVM 版本: 18.x / 19.x（本教程代码兼容）
构建工具: CMake 3.20+, Ninja
编译器: Clang 15+ 或 GCC 12+
内存: 建议 16GB+（编译 LLVM 源码需要）
磁盘: 完整构建约需 50GB 空间

教程目录

第一部分：基础篇（第 1-4 章）

第二部分：前端篇（第 5-6 章）

第三部分：优化篇（第 7-8 章）

第四部分：后端篇（第 9-11 章）

第五部分：API 与扩展篇（第 12-14 章）

第六部分：工具篇（第 15-16 章）

第七部分：前沿篇（第 17 章）

第八部分：工程实践篇（第 18-20 章）

学习路线图

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                    │  第1章: LLVM概述  │
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                    │  第2章: 安装搭建  │
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     │ 第3章: 整体架构  │ │第4章:IR │ │第5章:Clang  │
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              │              │              │
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     │ 第7章: Pass框架  │◄───┘     │ 第6章: AST工具  │
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              │                            │
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     │ 第8章: 优化管线  │          │第12章: 库与API  │
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              │                            │
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     │ 第9章: 代码生成  │          │第13章: 自定义Pass│
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              │
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     │ 第10章: JIT编译  │
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     │ 第11章: MC层     │
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              │
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     │第14章: 后端开发  │────►│ 第17章: MLIR    │
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              │
     ┌────────▼────────┐
     │第15章: Sanitizer│
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              │
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     │ 第16章: LLDB    │
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              │
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     │第18章: 环境构建  │
     └────────┬────────┘
              │
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     │第19章: 故障排查  │
     └────────┬────────┘
              │
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     │第20章: 最佳实践  │
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代码仓库

本教程所有示例代码均可在以下环境编译运行：

# 验证 LLVM 安装
llvm-config --version
clang --version

# 创建工作目录
mkdir llvm-tutorial && cd llvm-tutorial
cmake -G Ninja -S . -B build

版本兼容性

参考资源

• LLVM 官方文档
• LLVM 源码
• LLVM Discourse 论坛
• LLVM Kaleidoscope 教程
• MLIR 官方文档
• 《Engineering a Compiler》 — Cooper & Torczon
• 《编译器设计》 — 机械工业出版社

提示: 本教程基于 LLVM 18/19 编写，API 可能随版本变化。遇到兼容性问题请参考 第 19 章 故障排查章节。