从初学者到大师：Swift 中的 JIT 编译和中间代码优化

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2023-09-13 08:24:48

中间代码优化：精益求精

在编译过程中，中间代码优化是一项至关重要的步骤。它可以让编译器识别并消除代码中的冗余计算和无用代码。这将导致更精简、更高效的机器码。

LLVM IR 优化

LLVM IR 优化器是一种强大的工具，可用于优化 LLVM 中间代码。它提供了一系列优化，例如：

常量传播： 将常量值直接插入代码，避免不必要的计算。
公共子表达式消除： 识别并消除重复计算的子表达式。
死代码消除： 识别并删除永远不会执行的代码。
指令选择： 选择在目标平台上最有效率的指令序列。

应用优化器

要将 LLVM IR 优化器应用于您的代码，可以使用 llvm-opt 工具。例如，以下命令将使用所有可用的优化程序优化 LLVM IR 模块：

llvm-opt -O3 -S <your_module.ll>

JIT 编译：即时执行

JIT 编译器（即时编译器）允许您在运行时动态编译代码。这在某些情况下非常有用，例如：

快速原型设计： 快速测试和迭代代码更改。
解释器： 将解释型语言（如 Python 或 JavaScript）编译为本地代码。
热代码替换： 在不重启应用程序的情况下更新代码。

Swift 中的 JIT 编译

Swift 中的 JIT 编译是通过 llvm.initializeNativeTarget() 函数实现的。该函数将 LLVM IR 模块编译为可执行机器码。编译后的代码可以动态加载并执行。

应用 JIT 编译

要应用 JIT 编译，请执行以下步骤：

导入 LLVM 库。
创建 LLVM IR 模块。
对 LLVM IR 模块进行优化。
调用 llvm.initializeNativeTarget() 函数编译模块。
动态加载编译后的代码。

编译器玩具的优化和 JIT 编译

我们将我们的编译器玩具扩展到包含中间代码优化和 JIT 编译。

优化 LLVM IR

我们修改 compileModule() 函数以使用 LLVM IR 优化器优化 LLVM IR 模块：

func compileModule(_ module: LLVM.Module) -> LLVM.Module? {
    // ...
    let passManager = LLVM.PassManager()
    passManager.addInstructionCombiningPass()
    passManager.addCFGSimplificationPass()
    // ...
    passManager.run(module)
    // ...
}

添加 JIT 编译

我们还可以修改 runModule() 函数以使用 JIT 编译器编译和执行 LLVM IR 模块：

func runModule(_ module: LLVM.Module) {
    let targetMachine = LLVM.TargetMachine.initializeNativeTarget()
    if let executionEngine = LLVM.ExecutionEngine.create(module, targetMachine: targetMachine) {
        // ...
    }
}