Swift编译 SIL分析

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Swift编译 & SIL分析
- 1.Swift与OC编译区别
- 2.Swift编译流程
- 3. swiftc命令
- 4. SIL分析
- - 1.创建项目，在`main.swift`写入以下代码：
  - 2.查看`AST`语法树：`swiftc -dump-ast main.swift`
  - - 4.1 `LGTeacher`分析：
    - 4.2 `main`函数分析：
    - 4.4 `LGTeacher.__allocating_init`分析：
    - 4.5 查看`LLVM IR`代码：`swiftc -emit-ir main.swift`
    - 4.6 查看汇编代码：`swiftc -emit-assembly main.swift`

Swift编译 & SIL分析

1.Swift与OC编译区别

1.Swfit使用前端编译器swiftc，降级编译成IR，再通过后端编译器LLVM生成.o可执行文件。
2.OC使用前端编译器Clang编译出IR，再通过后端编译器LLVM生成.o可执行文件。

2.Swift编译流程

SwiftCode->通过词法分析、语法分析(-dump-parse)->生成AST抽象语法树(-dump-ast)->通过SILGen生成未优化代码量巨大的RawSIL文件(-emit-silgen)->再拿到优化后更简洁的Canonical SIL(-emit-sil)->通过IRGen生成IR(-emit-ir)->最终生成二进制代码

3. swiftc命令

使用swiftc -h，查看所有命令

-dump-ast    语法和类型检查，打印AST语法树
-dump-parse    语法检查，打印AST语法树
-dump-pcm    转储有关预编译Clang模块的调试信息
-dump-scope-maps <expanded-or-list-of-line:column>    Parse and type-check input file(s) and dump the scope map(s)
-dump-type-info    Output YAML dump of fixed-size types from all imported modules
-dump-type-refinement-contexts    Type-check input file(s) and dump type refinement contexts(s)
-emit-assembly    输出汇编文件 (-S)
-emit-bc    输出一个LLVM的BC文件
-emit-executable    输出一个可执行文件
-emit-imported-modules    展示导入的模块列表
-emit-ir    展示IR中间代码
-emit-library    输出一个dylib动态库
-emit-object    输出一个.o机器文件
-emit-pcm    从模块映射中输出预编译Clang模块
-emit-sibgen    输出一个.sib的原始SIL文件
-emit-sib    输出一个.sib的标准SIL文件
-emit-silgen    展示原始SIL文件
-emit-sil    展示标准的SIL文件
-index-file    为源文件生成索引数据
-parse    解析文件
-print-ast    解析文件并打印（漂亮/简洁的）语法树
-resolve-imports    解析import导入的文件
-typecheck    检查文件类型

4. SIL分析

1.创建项目，在`main.swift`写入以下代码：

import Foundationclass LGTeacher{var age: Int=18;var name: String="Zang";
}var t=LGTeacher();

2.查看`AST`语法树：`swiftc -dump-ast main.swift`

语法树可以干很多事情，比如针对当前代码校验，这里会涉及到大量编译器知识。
查看优化后SIL代码：swiftc -emit-sil main.swift

4.1 `LGTeacher`分析：

//LGTeacher
class LGTeacher {//age和name两个存储属性@_hasStorage @_hasInitialValue var age: Int { get set }@_hasStorage @_hasInitialValue var name: String { get set }//@objc标记的deinit方法@objc deinit//init方法init()
}@_hasStorage @_hasInitialValue var t: LGTeacher { get set }// t
//这个复杂的字符串就是当前的t，只是经过了swift混写之后的
//可以使用xcrun命令进行还原
sil_global hidden @$s4main1tAA9LGTeacherCvp : $LGTeacher

//通过xcrun命令还原混写后的字符串：
xcrun swift-demangle s4main1tAA9LGTeacherCvp
//输出结果：
$s4main1tAA9LGTeacherCvp ---> main.t : main.LGTeacher

4.2 `main`函数分析：

// main
//@main就是应用程序的入口，
//@convention(c)表示c函数
//函数里有两个参数，一个Int32位整形参数，一个UnsafeMutablePointer指针参数
//函数有一个Int32位整形的返回值
sil @main : $@convention(c) (Int32, UnsafeMutablePointer<Optional<UnsafeMutablePointer<Int8>>>) -> Int32 {bb0(%0 : $Int32, %1 : $UnsafeMutablePointer<Optional<UnsafeMutablePointer<Int8>>>)://%0、%1...表示寄存器，与register read不是一个东西，这里的只是虚拟寄存器//一旦赋值就不会再改变，类似编程语言中的开发常量//alloc_global：分配全局变量，其实就是上面的t//看这里的@$s4main1tAA9LGTeacherCvp，和上面的t完全一致  alloc_global @$s4main1tAA9LGTeacherCvp          // id: %2//global_addr：将全局变量地址赋值给%3%3 = global_addr @$s4main1tAA9LGTeacherCvp : $*LGTeacher // user: %7//将LGTeacher.Type，也就是元类型赋值给%4%4 = metatype $@thick LGTeacher.Type            // user: %6// function_ref LGTeacher.__allocating_init()// 拿到__allocating_init的方法地址赋值给%5%5 = function_ref @$s4main9LGTeacherCACycfC : $@convention(method) (@thick LGTeacher.Type) -> @owned LGTeacher // user: %6// 通过apply调用%5也就是__allocating_init函数，并传入参数%4，将返回值赋值给%6%6 = apply %5(%4) : $@convention(method) (@thick LGTeacher.Type) -> @owned LGTeacher // user: %7//将返回的实例结果%6存储到%3store %6 to %3 : $*LGTeacher                    // id: %7//构建0，返回状态码%8 = integer_literal $Builtin.Int32, 0          // user: %9%9 = struct $Int32 (%8 : $Builtin.Int32)        // user: %10return %9 : $Int32                              // id: %10
} // end sil function 'main'

总结：

@main这⾥标识我们当前 main.swift的⼊⼝函数，SIL中的标识符名称以 @ 作为前缀
-%0，%1...在 SIL也叫做寄存器，这⾥我们可以理解为我们⽇常开发中的常量，⼀旦赋值之后就不可以再修改，如果SIL中还要继续使⽤，那么就不断的累加数字。同时这⾥所说的寄存器是虚拟的，最终运⾏到我们的机器上，会使⽤真的寄存器。
alloc_gobal创建⼀个全局变量
global_addr拿到全局变量的地址，赋值给 %3
metatype拿到LGTeacher的 Metadata赋值给%4
将__allocating_init的函数地址赋值给 %5
apply调⽤__allocating_init, 并把返回值给 %6
将%6的值存储到%3（也就是我们刚刚创建的全局变量的地址）
构建Int,并return

4.4 `LGTeacher.__allocating_init`分析：

// LGTeacher.__allocating_init()
sil hidden [exact_self_class] @$s4main9LGTeacherCACycfC : $@convention(method) (@thick LGTeacher.Type) -> @owned LGTeacher {// %0 "$metatype"bb0(%0 : $@thick LGTeacher.Type)://alloc_ref：在堆上分配内存空间%1 = alloc_ref $LGTeacher                       // user: %3// function_ref LGTeacher.init()//调用init方法，初始化当前变量%2 = function_ref @$s4main9LGTeacherCACycfc : $@convention(method) (@owned LGTeacher) -> @owned LGTeacher // user: %3//将实例变量返回%3 = apply %2(%1) : $@convention(method) (@owned LGTeacher) -> @owned LGTeacher // user: %4return %3 : $LGTeacher                          // id: %4
} // end sil function '$s4main9LGTeacherCACycfC'

总结：
alloc_ref创建⼀个LGTeacher的实例对象，当前实例对象的默认引⽤计数为1调⽤init⽅法

4.5 查看`LLVM IR`代码：`swiftc -emit-ir main.swift`

4.6 查看汇编代码：`swiftc -emit-assembly main.swift`

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4.1 `LGTeacher`分析：

4.2 `main`函数分析：

4.4 `LGTeacher.__allocating_init`分析：

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4.6 查看汇编代码：`swiftc -emit-assembly main.swift`

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4.2 main函数分析：

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4.6 查看汇编代码：swiftc -emit-assembly main.swift

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