LLVM 做了哪些优化，它的前端必须自己实现哪些优化？答案

【问题标题】：What kinds of optimization LLVM does and what kinds of optimizations its frontends have to implement themselves?LLVM 做了哪些优化，它的前端必须自己实现哪些优化？
【发布时间】：2011-11-10 18:42:49
【问题描述】：

注意：我注意到this question 与这个问题有很大关系，所以如果你对我的问题感兴趣，你绝对应该阅读另一个问题及其答案。

我可以想到 OOP 语言前端可以做的一些优化，例如创建临时变量来保存按顺序调用的 const 方法调用的值，而不需要对相关对象进行中间非常量调用，以切断函数调用，但我想不出更多。我想请人们创建一个更长的示例列表。

我问这个是因为我想创建一个小型语言作为一个宠物项目，但我不确定如何很好地学习这个主题。也许这是社区维基的一个案例？ LLVM 后端所做的优化以及前端应该自己做的优化列表，你怎么看？

哦，我知道不同的前端可能有很大不同的需求，但我的重点是过程/OOP 语言。

【问题讨论】：

标签： llvm compiler-optimization

【解决方案1】：

这可能因语言而异... clang (C/C++) 在前端优化方面做得很少。我能想到的唯一优化是为了生成代码的性能，clang 在前端对 C++ 方法进行了一些去虚拟化。 clang 还做了一些其他优化，比如常量折叠和死代码消除，但这主要是为了加快编译时间，而不是为了提高生成代码的性能。

编辑：实际上，再想一想，我只记得 clang 为 C++ 所做的一个更重要的优化：clang 知道在 C++ 中省略复制构造函数的一些技巧（google for NRVO）。

在某些情况下，特定于语言的 IR 优化过程可能很有用。有一个 SimplifyLibCalls pass，它知道如何优化对 C 标准库的调用。对于新的 Objective-C ARC 语言特性，clang 将一些特定于 ARC 的传递放入管道；这些优化了对各种 Objective-C 运行时函数的调用。

一般来说，只有在代码具有无法编码到 IR 中的属性时（例如，C++ 对象具有常量 vtable 指针），在前端实现优化通常才有帮助。在实践中，您很可能希望先实现哑代码生成，然后查看是否有未优化的重要案例。优化器可以进行一些令人惊讶的复杂转换。

另见http://llvm.org/docs/tutorial/LangImpl7.html；适当地使用 alloca 是对优化器有很大帮助的一件事，尽管它本身并不是真正的优化。

【讨论】：

没想到clang没有做很多优化。我认为它至少会做 5 次或其他事情（同样，我不明白这个主题，所以我所说的一切都只是随意猜测，哈哈）。如果您非常确定自己的答案，并且由于这个问题根本没有流行，我可以将其标记为已接受。等待您的确认；非常感谢；）
它真的没有那么多......这样想：如果优化可以表示为不改变语义的 IR 到 IR 转换，你为什么要复制代码到在 AST 上做吗？（实际上，clang 已经开发了一些非常强大的 AST 优化器，但我们将它们用于静态分析，而不是代码生成。）
是的，我想象 LLVM 可能会从 IR 中挤出所有可能的东西，但我对 IR 中的内容和丢失的内容没有清晰的认识（NRVO 就是一个例子）。我想这里没有很多微妙的例子。 NRVO，取决于可用硬件的实现专业化，首选分支，它们都很明显，我在编写编译器时不会错过它们。但是谢谢你的澄清，我现在更有信心了！ :D

【解决方案2】：

有很多很多优化只需要在 LLVM 使用的SSA form 中保存的信息。 SSA 为分析控制流、数据流提供了很多可能性。

另一方面，LLVM 语言是RISC，所以丢失了很多高级信息。

所以答案是：前端能够进行优化，需要在转换为 SSA 后丢失的信息。我想到的例子：

首选分支优化，一些示例
- 语言。诸如声明首选分支之类的扩展（在 Linux 内核中，一些分支被标记为几乎总是执行）
- 抛出和捕获异常的实现
- 协程实现和依赖信息
指数增长的优化（如循环取消开关增长代码大小）可能需要根据高级信息应用于特定位置。 - 可能来自源代码（前端）。
语言特征（可能是反射或其他）被翻译成“多指针”（如指向指针的指针......）相互关联的结构，在低级别可能难以猜测 - 就像在低级别， all 可能看起来像数组访问，虽然它可能有一些可能有助于优化的高级约束。
复杂功能的实现可能因可用硬件而异。让我们举几个例子：矩阵乘法、FFT 变换（压缩和解压缩算法）、大数算术等......取决于底层硬件，它可能会以不同的方式实现以实现最大性能。在将内容转换为 LLVM 之后，使用更适合可用硬件的方式更改实现可能会非常非常非常昂贵（就计算复杂性而言）。也就是为什么编译到底层的时候要由前端来决定。

这些只是一些想法，一个希望，展示了可能涉及的优化。

【讨论】：