LLVM

Low Level Virtual Machine (LLVM) とは、プログラムのさまざまなステージで最適化を可能にする、 コンパイラフレームワークである。

概要

コンパイラを作るのに使うライブラリ・ツール群。
VMの名の通り中間言語にした後、LLVMのツールで実行(JIT)、またはネイティブへのバイナリへの変換ができる。
このときコンパイル時や実行時に様々な最適化を施してくれて、より実行効率の良いプログラムを作れるようにしてくれる。
LLVM自体はC++で実装されている。現在llvmをバックエンドに動くものとしてはllvm-gccやclangが有名だが、llvm-gccのサポートは無くなる予定。

特徴

VM の instruction set と、LLVM の中で使われている中間表現は、同一である。
LLVM の命令のデータ型は、基本型の int float double と、基本型を拡張した、関数、ポインタ、構造体、配列がある。
VM は無限の仮想レジスタを持ち、これらの仮想レジスタは、SSA形式であり一度定義されたら二度と変更されない。
実行時にはは、中間表現を interpret しつつ、場合によっては JIT を行なっている。
この時にプロファイルも取っておく。
プログラムの実行を行なっていない時に、プロファイルに基づいて中間表現を最適化している。

LLVMの優れている点

LLVM が優れている点として、次5つがある。

persistent program information

大域的な最適化をするために、常に高レベルな中間表現を持っている。

offline code generation

時間のかかる最適化ができるように、実行時以外でも最適化ができるようになっている。

user-based profiling and optimization

ユーザの実行したプロファイルに基づいて、最適化が可能である。

transparent runtime model

特定の実行モデルに依存しない。

uniform, whole-program compilation

プログラム全体を見て最適化を行なえる。 LLVM ではリンク後に最適化ができるので、プログラム全体を見た最適化が可能である。

関連リンク

• The LLVM Compiler Infrastructure （LLVM公式サイト）
• LLVM: A Compilation Framework for Lifelong Program Analysis & Transformation Proc. of the 2004 Int'l Symp. on Code Generation and Optimization (CGO'04)