MacOS は Clang を使用します

Clang はコンパイラのフロントエンドであり、前処理、字句解析、および構文解析に使用されます。結果を抽象構文ツリー AST に変換し、それを LLVM コンパイラのバックエンドに渡して、最終的に実行可能ファイルを生成します。プログラム。

コードコンパイルプロセスは、前処理、字句解析、構文解析、意味解析、オブジェクトコード、リンク、および実行可能プログラムの生成に分けられます。この記事では、clang コマンドを使用して、MacOS プラットフォーム上で C++ コードの一部のコンパイルを完了します。

新しいファイル main.cpp を作成し、C++ コードを記述します。

#include <iostream>

#define STR "Hello world"

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    
    std::string a = STR;
    std::cout << a << std::endl;
    return 0;
}

まず、clang コマンドを使用して、このコードセグメントのコンパイルプロセスを表示します。コードは C++ であるため、clang++ を使用する必要があります。

clang++ -ccc-print-phases main.cpp

端末出力情報

               +- 0: input, "main.cpp", c++
            +- 1: preprocessor, {
    
    0}, c++-cpp-output
         +- 2: compiler, {
    
    1}, ir
      +- 3: backend, {
    
    2}, assembler
   +- 4: assembler, {
    
    3}, object
+- 5: linker, {
    
    4}, image
6: bind-arch, "x86_64", {
    
    5}, image

入力は入力ソースコードファイルを指し、プリプロセッサは前処理を行い、コンパイラはコンパイラのフロントエンドを指し、コンパイラは字句解析、構文解析、意味解析を実行します。次に、バックエンドがアセンブリを生成し、オブジェクトファイルを生成します。リンカーはイメージを生成するためのリンクです。最後に、bind-arch はアーキテクチャ情報を処理し、アーキテクチャ関連のイメージファイルを生成します。

1. プリプロセッサの前処理プロセスを表示する

clang++ -E main.cpp -o main.i

生成された main.i ファイルは非常に長いので、一番下にスライドしてソースコード部分を表示します。

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    
    std::string a = "Hello world";
    std::cout << a << std::endl;
    return 0;
}

前処理の段階ではマクロ定義が展開されており、コード部分はまだ処理されていないことがわかります。

2. 字句解析を表示する

clang++ -fmodules -E -Xclang -dump-tokens main.cpp

生成された字句解析結果は非常に長いため、ここでは短いセクションのみを示します

identifier 'std'	 [StartOfLine] [LeadingSpace]	Loc=<main.cpp:14:5>
coloncolon '::'		Loc=<main.cpp:14:8>
identifier 'cout'		Loc=<main.cpp:14:10>
lessless '<<'	 [LeadingSpace]	Loc=<main.cpp:14:15>
identifier 'a'	 [LeadingSpace]	Loc=<main.cpp:14:18>
lessless '<<'	 [LeadingSpace]	Loc=<main.cpp:14:20>
identifier 'std'	 [LeadingSpace]	Loc=<main.cpp:14:23>
coloncolon '::'		Loc=<main.cpp:14:26>
identifier 'endl'		Loc=<main.cpp:14:28>
semi ';'		Loc=<main.cpp:14:32>
return 'return'	 [StartOfLine] [LeadingSpace]	Loc=<main.cpp:15:5>
numeric_constant '0'	 [LeadingSpace]	Loc=<main.cpp:15:12>
semi ';'		Loc=<main.cpp:15:13>
r_brace '}'	 [StartOfLine]	Loc=<main.cpp:16:1>
eof ''		Loc=<main.cpp:16:2>

字句解析とは、ソースコードを解析してトークンを1つずつ生成し、その結果からstd、::、cout、aなどの記号をすべて認識します。左側はトークンのタイプ (識別子 identifier、セミコロン、eof など) で、ファイルの終わりです。ソースコード内の各シンボルの行番号と列番号が右側に記録されます。

3. 構文解析

clang++ -fmodules -fsyntax-only -Xclang -ast-dump main.cpp

4. 意味解析

clang++ -S -emit-llvm main.cpp

現在のディレクトリに main.ll 構文解析ファイルが生成されます。

5. アセンブリファイル

clang++ -S main.cpp

現在のディレクトリに main.s のアセンブリファイルが生成されます。

6. ターゲットファイルの生成

clang++ -c main.s

現在のディレクトリには、バイナリ形式の main.o オブジェクトファイルが生成されます。

7. 実行可能ファイルの生成

 clang++  main.cpp -o main

メインファイルはカレントディレクトリに生成されます。コマンドラインで ./main を実行してプログラムを実行し、Hello world を出力します。

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