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c++如何实现一个简单的JIT编译器_c++ LLVM库入门实践【高级】

冰火之心

冰火之心

发布时间:2025-12-22 17:03:54

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来源于php中文网

原创

用C++基于LLVM OrcV2实现JIT编译器的核心是构建IR模块、配置ExecutionSession与IRCompileLayer、注册模块并获取函数指针调用;需启用RTTI/EH、链接llvm-orc等库、注意上下文生命周期和符号解析。

c++如何实现一个简单的jit编译器_c++ llvm库入门实践【高级】

用 C++ 基于 LLVM 实现一个简单 JIT 编译器,核心不是“从零写编译器”,而是利用 LLVM 提供的 orc JIT 架构快速把内存中的 IR(中间表示)编译成可执行机器码并即时调用。关键在于理解 LLVM 的模块构建、优化、JIT 执行流程,而不是手写词法/语法分析。

准备环境:链接 LLVM 并启用 OrcV2

确保安装 LLVM(≥14.0,推荐 16+),CMake 中正确 find_package:

  • 启用 LLVM_ENABLE_RTTI=ONLLVM_ENABLE_EH=ON(OrcV2 需要 RTTI)
  • 链接库:llvm-core、llvm-support、llvm-orc、llvm-executionengine、llvm-irreader、llvm-bitwriter 等
  • C++ 标准至少 C++17(OrcV2 大量使用 std::optional、concepts 风格接口)

构建模块:手动创建 Function + BasicBlock + Instructions

跳过前端解析,直接在内存中构造 LLVM IR:

  • llvm::LLVMContextllvm::Modulellvm::IRBuilder 创建函数
  • 例如实现一个加法函数:int add(int a, int b) { return a + b; }
  • 注意:必须设置函数调用约定(CallingConv::C)、返回类型、参数名,并将函数加入 Module
  • 最后调用 module->dump() 可查看生成的 IR(调试必备)

配置 ORCv2 JIT:ExecutionSession + Dylib + CompileLayer

LLVM 14+ 推荐使用 orc::ExecutionSession + orc::EPCExecutorProcessControl + orc::TidyIRCompileLayer

先见AI
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  • 创建 ExecutionSession 和共享资源(如符号查找器)
  • orc::RTDyldObjectLinkingLayer 管理对象文件链接
  • orc::IRCompileLayer 将 Module 编译为 object code(自动选择 TargetMachine)
  • 通过 addIRModule 注册模块,返回 orc::MaterializationUnit 句柄

获取并调用函数指针:getSymbolAddress + reinterpret_cast

JIT 编译后,需从符号表提取函数地址并转为可调用指针:

  • 调用 jit_lookup("add")(封装了 ES.lookup(...))获取 JITEvaluatedSymbol
  • 检查 symbol.getAddress() 是否非零,再用 reinterpret_cast 强转
  • 直接调用该函数指针,效果等同于本地 C 函数 —— 这就是 JIT 的本质:运行时生成、加载、执行
  • 注意:若函数含全局变量或调用外部函数(如 printf),需提前注册符号解析器(SymbolResolver

基本上就这些。不复杂但容易忽略细节:上下文生命周期管理、模块所有权转移、符号名是否以 @ 开头、JIT 内存权限(Linux 上可能需 mprotect 设置可执行)。跑通一个 add 函数后,再逐步支持常量、控制流、多函数调用,就自然进入 JIT 深水区了。

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