这本书是关于LLVM这一强大而灵活的编译技术的详尽指南，它将帮助开发者理解编译器的设计和实现。鼓励每位对编译器技术有兴趣的读者阅读这本书，从而提升自身技术能力。

LLVM是伊利诺伊大学的一个研究项目，提供一个现代化的，基于SSA的编译策略，并能够同时支持静态和动态的任意编程语言的编译目标。LLVM由不同的子项目组成，其中许多是正在生产中使用的商业和开源的项目。它也被广泛用于学术研究。
本书力求将LLVM基础知识理论与案例实践融合在一起进行详细的介绍，帮助读者理解LLVM工作原理，同时按照应用与设备需要，使用 LLVM进行相应的优化与部署。本书包含大量示例和代码片段，帮助读者掌握LLVM的编译器开发环境。
本书共11章，包括编译和安装LLVM、LLVM外部项目、LLVM编译器、Clang前端基础、Clang架构与实践示例、LLVM IR实践、LLVM芯片编译器实践示例、LLVM编译器示例代码分析、LLVM优化示例、LLVM 后端实践，以及MLIR编译器。
本书适合算法、软件、编译器、人工智能、硬件等专业方向的企业工程技术人员、高校师生、科研工作人员和技术管理人员阅读。

前言
第1章 编译和安装LLVM/
1.1LLVM系统入门/
1.1.1查看LLVM（包括Clang等子项目）/
1.1.2配置和构建LLVM与Clang/
1.2独立构建/
1.3软硬件环境要求/
1.3.1硬件环境/
1.3.2软件环境/
1.3.3主机C++编译器和标准库/
1.3.4获取流行主机C++工具链/
1.4LLVM入门/
1.4.1术语和符号/
1.4.2打开LLVM存档文件/
1.4.3从Git中签出LLVM源代码/
1.4.4本地LLVM配置/
1.4.5编译LLVM套件源代码/
1.4.6交叉编译LLVM/
1.4.7LLVM目标文件的位置/
1.4.8可选配置项目/
1.5目录布局/
1.6使用LLVM工具链的示例/
1.7LLVM常见问题/
1.8LLVM相关链接/
第2章 LLVM外部项目/
2.1LLDB调试器/
2.1.1LLDB基础知识/
2.1.2LLDB控制台/
2.2C++标准库libc++/
2.2.1libc++库概述/
2.2.2Ubuntu下安装Clang和libc++ /
2.3compiler-rt运行时库/
2.3.1compiler-rt项目组成/
2.3.2compiler-rt的作用/
2.3.3平台支持/
2.3.4compiler-rt源代码结构/
2.3.5构建compiler-rt/
2.4DragonEgg /
2.4.1DragonEgg将LLVM作为GCC后端/
2.4.2DragonEgg实践/
2.5构建RISC-V LLVM并编译和运行test-suite/
2.5.1构建RISC-V的前期准备/
2.5.2开始构建/
2.5.3编译test-suite/
2.5.4运行LLVM test-suite/
2.6Clang附加工具/
第3章 LLVM编译器/
3.1LLVM与Clang源代码的下载及编译/
3.1.1下载并编译 LLVM/
3.1.2Clang源代码的下载与编译/
3.2LLVM编译器基础结构/
3.2.1LLVM工作原理/
3.2.2LLVM的主要子项目/
3.2.3LLVM与Clang语法/
3.3LLVM三段式编译 /
3.3.1传统编译器三段式设计及其实现/
3.3.2LLVM的三段式设计的实现/
3.4LLVM与Clang架构/
3.4.1LLVM与Clang架构简介/
3.4.2编译架构特点分析/
3.5LLVM与GCC的区别/
3.6LLVM IR/
3.6.1什么是LLVM IR/
3.6.2LLVM IR编译流程/
3.6.3如何得到IR/
3.6.4IR文件链接/
3.6.5IR文件编译流程/
3.6.6IR语法中的关键字/
3.7词法分析与语法分析/
3.7.1词法分析/
3.7.2AST结构分析/
3.8交叉编译器/
3.8.1主机与目标机/
3.8.2为什么要交叉编译/
3.8.3交叉编译难点/
3.9后端开发/
3.9.1XLA后端分析/
3.9.2SSA问题分析/
3.9.3目标信息代码分析/
3.10LLVM示例实践/
3.10.1如何在ARM上编译LLVM/Clang/
3.10.2如何编写LLVM Pass/
3.10.3基于LLVM的依赖分析方案/
3.11LLVM数据并行、时间并行和多核并行/
第4章 Clang前端基础/
4.1编译器Clang会代替GCC吗/
4.1.1GCC概述/
4.1.2Clang概述/
4.1.3GCC基本设计与示例/
4.1.4GCC与Clang的区别/
4.2使用 Clang 静态分析器进行分析调试/
4.2.1静态分析器概述/
4.2.2静态分析器库的结构/
4.2.3静态分析器工作原理/
4.2.4内部检查器/
4.2.5关于 Clang 静态分析器/
4.3如何进行编译时间混编优化/
4.4Clang模块实现原理探究/
4.4.1ModuleMap 与 Umbrella/
4.4.2模块的构建/
4.4.3Clang模块复用机制/
4.4.4PCH与PCM文件/
4.5使用Clang校验AST/
4.5.1制作Clang命令行工具的初衷/
4.5.2制作Clang命令行工具主要步骤/
4.5.3环境搭建/
4.5.4开发框架选择/
4.5.5代码开发/
4.6LLVM与Clang的底层原理/
4.6.1传统编译器设计/
4.6.2Clang前端/
4.6.3IR的优化/
4.6.4bitcode/
4.6.5编译流程总结示例/
4.7自定义Clang命令，利用LLVM Pass实现对Objective-C函数的静态插桩/
4.7.1Objective-C中的常见的函数hook实现思路/
4.7.2什么是LLVM Pass/
4.7.3编译过程/
4.8指令系统/
4.8.1指令系统概述/
4.8.2指令格式/
4.8.3指令的寻址方式/
4.8.4指令的类型与功能/
4.8.5CISC和RISC的比较/
第5章 Clang架构与实践示例/
5.1C语言编译器Clang/
5.1.1Clang和GCC编译器架构/
5.1.2Clang起源/
5.2Clang模块内部实现原理及源代码分析/
5.2.1编译参数分析/
5.2.2预处理/
5.3好用的代码检查工具/
5.4Clang在Objective-C中的使用/
5.4.1终端使用特点/
5.4.2Clang的简单使用/
5.5Clang重排对象类结构分析/
5.5.1概述/
5.5.2根类、超类、子类/
5.6使用Clang编译C程序并在安卓设备中执行/
5.7分析Swift高效的原因/
5.7.1Swift的函数派发机制/
5.7.2结构体定义的内存分配/
5.7.3编译SIL/
5.7.4Clang编译流程的缺点/
5.7.5Swift的特点及其编译器的使用流程/
5.8LLVM中矩阵的实现分析/
5.8.1背景说明/
5.8.2功能实现/
5.8.3举例说明/
第6章 LLVM IR实践/
6.1LLVM架构简介/
6.1.1LLVM IR的演变/
6.1.2LLVM IR是什么/
6.1.3LLVM架构/
6.1.4前端生成中间代码/
6.1.5LLVM后端优化IR/
6.1.6LLVM后端生成汇编代码/
6.2获取LLVM IR/
6.2.1LLVM IR的三种形式/
6.2.2LLVM IR结构/
6.2.3标识符与变量/
6.3LLVM IR实践——Hello world/
6.3.1LLVM IR程序设计方法概述/
6.3.2最基本的程序/
6.3.3基本概念解释/
6.3.4主程序/
6.4LLVM IR数据表示/
6.4.1汇编层次的数据表示/
6.4.2LLVM IR中的数据表示/
6.4.3链接类型/
6.4.4可见性/
6.4.5寄存器/
6.5LLVM IR类型系统/
6.5.1类型系统/
6.5.2元数据类型/
6.5.3属性/
6.6LLVM IR控制语句/
6.6.1汇编语言层面的控制语句/
6.6.2LLVM IR层面的控制语句/
6.7LLVM IR语法链接类型/
6.8LLVM IR函数/
6.8.1定义与声明/
6.8.2传递参数与获得返回值/
6.8.3内置函数、属性和元数据/
6.9LLVM IR异常处理/
6.9.1异常处理的要求/
6.9.2LLVM IR的异常处理/
6.9.3怎么抛/
6.9.4怎么接/
第7章 LLVM芯片编译器实践示例/
7.1编译器基本概念/
7.1.1LLVM的模块化编译器框架/
7.1.2前端在干什么/
7.1.3后端在干什么/
7.1.4DAG下译/
7.1.5DAG合法化/
7.1.6小结/
7.2从无到有开发/
7.2.1不必从头开始开发/
7.2.2需要添加的文件类型/
7.2.3从文件角度看整体框架/
7.2.4从类继承与派生角度看整体框架/
7.3芯片的整体架构部分/
7.3.1×××.h类文件/
7.3.2×××.td类文件/
7.3.3×××TargetMachine.cpp和×××TargetMachine.h类文件/
7.3.4×××MCTargetDesc类文件/
7.3.5×××baseInfo类文件/
7.3.6×××TargetInfo类文件/
7.3.7×××Subtarget类文件/
7.3.8几个容易混淆的概念/
7.3.9小结/
7.4寄存器信息/
7.4.1×××Registerinfo.td类文件/
7.4.2×××RegisterInfo类文件/
7.4.3×××SERegisterinfo类文件/
7.5指令描述的.td文件/
7.5.1×××InstrFormats.td类文件/
7.5.2×××InstrInfo.td类文件/
7.5.3依次定义指令/
7.5.4定义指令的自动转换/
7.5.5小结/
7.6指令描述的.cpp文件/
7.6.1×××InstrInfo.cpp（.h)类文件/
7.6.2×××SEInstrInfo.cpp（.h）类文件/
7.6.3×××AnalyzeImmediate.cpp(.h)类文件/
第8章 LLVM编译器示例代码分析/
8.1建立编译器的基础框架/
8.2使用 LLVM 实现一个简单编译器/
8.2.1目标/
8.2.2词法分析/
8.2.3语法分析/
8.2.4LLVM IR的代码生成/
8.2.5优化器/
8.2.6添加JIT编译器/
8.2.7静态单一赋值/
8.2.8控制流/
8.2.9用户自定义操作符/
8.2.10可变变量/
第9章 LLVM优化示例/
9.1LLVM优化示例介绍/
9.1.1编译器优化目标/
9.1.2LLVM优化Pass如何工作/
9.1.3聚集对象的标量替换/
9.1.4公共子表达式消除/
9.1.5全局变量优化器 /
9.1.6指令合并器/
9.2改进优化条件/
9.2.1偏转循环移动代码/
9.2.2运行规范化自然循环/
9.2.3归纳变量简化/
9.2.4进行比特追踪死代码消除/
9.3链接时优化/
9.3.1LTO基本概念/
9.3.2LTO优化处理/
9.3.3linkmap分析/
9.4Nutshell LLVM LTO/
9.4.1ThinLTO/
9.4.2高度并行的前端处理和初始优化/
9.5LLVM完全LTO/
9.5.1LLVM完全LTO的目标/
9.5.2LLD的整个执行流程/
9.6LLVM核心类简明示例/
第10章 LLVM后端实践/
10.1LLVM后端概述/
10.1.1LLVM后端基本概念/
10.1.2使用Cpu0作为硬件的例子/
10.2LLVM新后端初始化和软件编译/
10.2.1新后端初始化和软件编译/
10.2.2LLVM 代码结构/
10.2.3Cpu0后端初始化/
10.2.4LLVM后端结构/
10.2.5增加 AsmPrinter/
10.2.6增加 DAGToDAGISel/
10.2.7增加 Prologue和Epilogue 部分代码/
10.2.8操作数模式/
10.2.9小结/
10.3算术和逻辑运算指令/
10.3.1算术运算指令/
10.3.2逻辑运算指令/
10.4生成目标文件/
10.4.1简要说明/
10.4.2文件新增/
10.4.3文件修改/
10.4.4检验成果/
10.5全局变量/
10.5.1全局变量编译选项/
10.5.2代码修改/
10.5.3检验成果/
10.5.4小结/
10.6更多数据类型/
10.6.1实现类型/
10.6.2代码修改/
10.6.3检验成果/
10.7控制流/
10.7.1控制流语句/
10.7.2消除无用的JMP指令/
10.7.3填充跳转延迟槽/
10.7.4条件MOV指令/
10.8函数调用/
10.8.1栈帧结构/
10.8.2传入参数/
10.8.3函数调用优化/
10.9ELF文件支持/
10.9.1ELF文件/
10.9.2支持反汇编/
10.10汇编/
10.10.1栈帧管理/
10.10.2汇编器/
10.10.3内联汇编/
10.11使用仿真器验证编译器/
10.11.1运行仿真器/
10.11.2小结/
第11章 MLIR编译器/
11.1MLIR语言参考/
11.1.1高层结构/
11.1.2MLIR符号/
11.1.3MLIR作用域/
11.1.4控制流和SSACFG作用域/
11.1.5类型系统/
11.1.6方言类型/
11.2MLIR方言及运行分析/
11.2.1MLIR简介/
11.2.2常见的IR表示系统/
11.2.3MLIR的提出/
11.3方言及运行详解/
11.3.1方言/
11.3.2运行结构拆分/
11.3.3创建新的方言操作/
11.3.4将方言加载到 MLIRContext 中/
11.3.5定义操作/
11.3.6创建方言流程总结(使用ODS)/
11.4MLIR 运算与算子/
11.4.1MLIR 运算与算子概述/
11.4.2运算类（Operation）/
11.4.3算子类（Op）/
11.4.4MLIR OpBase.td算子类的作用/
11.4.5MLIR 运算的构建过程/
11.4.6MLIR TableGen后端生成算子代码/
11.5MLIR的缘起/
11.6MLIR部署/
11.6.1MLIR部署流程/
11.6.2MLIR应用/
11.7MLIR介绍/
11.8MLIR基本数据结构/
11.8.1MLIR源代码目录/
11.8.2MLIR简易UML类图/
11.8.3开发中用到的具体数据结构/
11.9MLIR的出现背景与提供的解决方案/
11.9.1概述/
11.9.2解决方案/
11.10机器学习编译器：MLIR方言体系/
11.10.1基础组件/
11.10.2方言体系/
参考文献/