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C++如何实现一个简单的JIT编译器_C++使用LLVM实现即时编译

尼克

尼克

发布时间:2025-11-25 18:19:57

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来源于php中文网

原创

答案是使用C++结合LLVM实现JIT编译器,流程包括解析输入、构建AST、生成LLVM IR、通过ORC JIT编译为机器码并执行。示例创建LLJIT实例,用IRBuilder构造函数模块,将加法逻辑转为IR,添加至JIT引擎,获取函数指针并调用,输出结果。

c++如何实现一个简单的jit编译器_c++使用llvm实现即时编译

实现一个简单的JIT(Just-In-Time)编译器,C++结合LLVM是一个强大且常见的选择。LLVM提供了完整的编译器基础设施,支持中间代码生成、优化和运行时代码发射,非常适合构建JIT系统。

理解JIT的基本流程

JIT编译的核心是在程序运行期间动态生成机器码并立即执行。典型流程包括:

  • 解析输入(如脚本、表达式或字节码)
  • 构建抽象语法树(AST)
  • 转换为LLVM IR(Intermediate Representation)
  • 通过LLVM JIT引擎将IR编译为本地机器码
  • 调用生成的函数

我们可以通过LLVM的MCJIT或更现代的ORC JIT接口来实现。

配置LLVM开发环境

确保已安装LLVM开发库。以Ubuntu为例:

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

sudo apt-get install llvm-dev clang

在CMake项目中链接LLVM:

find_package(LLVM REQUIRED) target_link_libraries(your_jit_target ${LLVM_LIBRARIES})

使用LLVM构建简单JIT示例

下面是一个最简JIT示例,生成一个返回两个整数相加结果的函数。

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下载
#include
#include
#include
#include
#include iostream> using namespace llvm; using namespace llvm::orc; int main() { // 创建LLJIT实例 auto J = LLJITBuilder().create(); if (!J) { std::cerr ("jit_module", getGlobalContext()); M->setTargetTriple(J.get()->getTargetTriple().getTriple()); // 定义函数类型: int (int, int) auto *funcType = FunctionType::get(Type::getInt32Ty(getGlobalContext()), {Type::getInt32Ty(getGlobalContext()), Type::getInt32Ty(getGlobalContext())}, false); // 创建函数 auto *func = Function::Create(funcType, Function::ExternalLinkage, "add", M.get()); func->setCallingConv(CallingConv::C); // 创建基本块 auto *bb = BasicBlock::Create(getGlobalContext(), "entry", func); IRBuilder builder(getGlobalContext()); // 设置插入点 builder.SetInsertPoint(bb); // 获取参数 auto args = func->arg_begin(); Value *lhs = &*args++; lhs->setName("a"); Value *rhs = &*args++; rhs->setName("b"); // 生成 a + b Value *add = builder.CreateAdd(lhs, rhs, "addtmp"); // 返回结果 builder.CreateRet(add); // 将模块添加到JIT if (auto err = J.get()->addIRModule(ThreadSafeModule(std::move(M)))) { std::cerr lookup("add"); if (!symbol) { std::cerr

这个例子展示了从创建模块、定义函数、生成IR到JIT执行的完整流程。

关键点说明

IRBuilder:用于简化LLVM IR的生成,自动处理插入点和类型匹配。

LLJIT:LLVM推荐的新式JIT接口,封装了ORCv2,使用更简单。

ThreadSafeModule:现代LLVM要求模块包装为线程安全形式。

符号查找与函数调用:JIT编译后通过lookup获取函数地址,强制转换为对应函数指针即可调用。

基本上就这些。通过扩展AST解析和IR生成逻辑,你可以基于此框架实现更复杂的语言JIT,比如小型脚本语言或DSL。

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