Новая версия набора компиляторов LLVM 3.8

Состоялся релиз проекта LLVM 3.8 (Low Level Virtual Machine) - GCC-совместимого инструментария (компиляторы, оптимизаторы и генераторы кода), компилирующего программы в промежуточный биткод RISC-подобных виртуальных инструкций (низкоуровневая виртуальная машина с многоуровневой системой оптимизации). Сгенерированный платформонезависимый псевдокод может быть преобразован при помощи JIT-компилятора в машинные инструкции непосредственно в момент выполнения программы. В новом выпуске включена по умолчанию поддержка OpenMP 3.1, добавлены элементы OpenMP 4.x, реализована возможность компиляции CUDA, задействован режим shrink-wrapping, добавлены новые возможности OpenCL 2.0, добавлен режим emutls, улучшен статический анализатор, проведена ревизия C API, объявлена устаревшей система сборки autoconf.

Улучшения в Clang 3.8:

Значительно улучшен генератор кода для конструкций OpenMP, который теперь генерирует более стабильный и быстрый код. Включена по умолчанию поддержка стандарта OpenMP 3.1 (Open Multi-Processing), предоставляющего средства для применения методов параллельного программирования в программах на языках Си и Си++. Вместо библиотеки GCC OpenMP в Clang используется открытая компанией Intel runtime-библиотека OpenMP, которая при указании флага "-fopenmp" связывается с итоговыми OpenMP-приложениями и выполняет диспетчеризацию потоков в процессе выполнения OpenMP-программы.

Кроме полной поддержки OpenMP 3.1 в новом выпуске также реализована порция возможностей, доступных в OpenMP 4.0/4.5: конструкции map, num_teams, simdlen, hint и thread_limit, директивы "target", "target data", "target enter data" и "target exit data", определение зависимостей между задачами, секции массивов, модификаторы имён для выражений "if", возможность использования выражения linear в директивах управления циклами;
Экспериментальная поддержка компиляции CUDA. Драйвер определяет наличие установок CUDA, создаёт сценарии компиляции компонентов для хоста и устройства (GPU), связывает выполняемый на стороне устройства код с соответствующим биткодом и генерирует единый объектный файл с кодом для выполнения на стороне хоста и GPU. Поддерживается перезагрузка функций на основе атрибутов, которая позволяет компилировать код CUDA без его разделения на отдельные части для хоста и GPU;
Режим диагностики "-Wmicrosoft" разбит на серию отдельных флагов, что позволяет выборочно включать определённые подкатегории предупреждений. Флаг "-Wno-microsoft" по-прежнему отключает, а "-Wmicrosoft" включает сразу все предупреждения, специфичные для расширений MSVC;
Возможность настройки включения отладочной информации DWARF с учётом особенностей различных отладчиков. В частности, можно не включать в файл отладочные данные, которые не поддерживаются или не используются определённым отладчиком, или добавлять специфичные для какого-то отладчика расширения. Предусмотрены три флага: "-ggdb" - адаптация для GDB (после опции можно указать отладочный уровень, например, "-ggdb1"), "-glldb" - адаптация для LLDB, "-gsce" - адаптация для Sony Computer Entertainment debugger;
Добавлена опция "-fstrict-vtable-pointers", включающая экспериментальный режим улучшенной девиртуализации;
Улучшены средства передачи в LLVM дополнительной информации о выравнивании указателей для строгих типов, задаваемой в коде через специальные атрибуты. Разыменование некорректно выравненных указателей относится к области неопределённого поведения, так как может привести к крахам или к понижению производительности на архитектурах, требующих обязательного выравнивания указателей;
Для языка Си улучшена поддержка проверки "__builtin_object_size" и возможность применения специфичных для Си преобразований типов для функций, помеченных атрибутом "overloadable";
Расширена поддержка диалекта языка Си, используемого в OpenCL. Добавлены новые возможности OpenCL 2.0: опция "-std=CL2.0", поддержка разделяемой виртуальной памяти (__generic), предварительная поддержка pipes (доступ к памяти по принципу FIFO), атомарные типы (atomic_int, atomic_uint, atomic_long и т.п.), типы для изображений ( image2d_depth_t, image2d_msaa_t и т.п.). В общем виде для OpenCL улучшена поддержка векторов, расширены средства диагностики, добавлен оператор "^^", реализована порция новых флагов: -cl-no-signed-zeros, -cl-unsafe-math-optimizations, -cl-finite-math-only, -cl-fast-relaxed-math;
Улучшены средства статического анализа. В базовый состав включены утилиты scan-build и scan-view, предназначенные для запуска статического анализа для проекта и просмотра результатов проверки. Значительно расширены средства статического анализа лямбда-функций C++, в том числе добавлен межпроцедурный анализ лямбда-приложений. Добавлены новые проверки: некорректное использование vfork() и типа _Nonnull, выявление ошибок локализации в Cocoa-приложениях и т.д.

Основные новшества LLVM 3.8:

Переведена в разряд устаревших система сборки на базе инструментария autoconf. Поддержка autoconf будет удалена в выпуске LLVM 3.9. В качестве основной системы сборки используется CMake;
Прекращена поддержка Windows Vista и XP. Для работы LLVM на платформе Windows требуется Windows 7 и старше;
Добавлена поддержка совместимого с GCC и независящего от особенностей целевых платформ режима хранения локальных переменных emutls (TLS - Thread-Local Storage). При указании флага "-femultated-tls" все обращения к TLS-переменным транслируются в вызов __emutls_get_address, предоставляемый runtime-библиотекой;
Компоновщик IR Linker разделён на две части: IRMover (перемещает биткод из одного модуля в другой ) и Linker (принимает решение о связывании);
Добавлена опциональная возможность связывания clang и утилит LLVM с одной разделяемой библиотекой libLLVM (для включения следует установить флаг "-DLLVM_LINK_LLVM_DYLIB=ON" в CMake);
Внесены многочисленные улучшения в бэкенды для архитектур ARM, AArch64, MIPS и PowerPC;
Для архитектуры x86 повышена эффективность кода сравнения больших целочисленных значений (64-разрядных чисел на 32-разрядных системах);
Включена по умолчанию оптимизации по перемещению пролога и эпилога функций в статичные блоки кода (shrink-wrapping);
Прекращена генерация секций .data.rel.ro.local и .data.rel;
Документированы принципы обеспечения стабильности C API для релизов и экспериментальных веток, а также правила расширения C API;
В разряд устаревших переведены функции C API: LLVMLinkModules (следует использовать LLVMLinkModules2), LLVMParseBitcode, LLVMParseBitcodeInContext, LLVMGetBitcodeModuleInContext, LLVMGetBitcodeModule, LLVMGetBitcodeModuleProviderInContext, LLVMGetBitcodeModuleProvider, LLVMCreateExecutionEngine, LLVMCreateInterpreter, LLVMCreateJITCompiler, LLVMAddModuleProvider и LLVMRemoveModuleProvider;
Проведена реорганизация заголовочных файлов C API: связанные с типами определения перенесены в Type.h, а обработка ошибок в ErrorHandling.h;

Из параллельно развивающихся проектов, основанных на LLVM, можно отметить:

KLEE - символьный анализатор и генератор тестовых наборов;
Runtime-библиотека compiler-rt;
llvm-mc - автогенератор ассемблера, дизассемблера и других связанных с машинным кодом компонентов на основе описаний параметров LLVM-совместимых платформ;
Реализация функционального языка программирования Pure;
LDC - компилятор для языка D;
Виртуальные машины для Ruby: Rubinius и MacRuby;
LLVM-Lua
FlashCCompiler - средство для компиляции кода на языке Си в вид, пригодный для выполнения в виртуальной машине Adobe Flash;
LLDB - новая модульная инфраструктура отладки, использующая такие подсистемы LLVM как API для дизассемблирования, Clang AST (Abstract Syntax Tree), парсер выражений, генератор кода и JIT-компилятор. LLDB поддерживает отладку многопоточных программ на языках C, Objective-C и C++; отличается возможностью подключения плагинов и скриптов на языке Python; показывает крайне высокое быстродействие при отладке программ большого размера;
emscripten - компилятор биткода LLVM в JavaScript, позволяющий преобразовать для запуска в браузере приложения, изначально написанные на языке Си. Например, удалось запустить Python, Lua, Quake, Freetype;
sparse-llvm - бэкенд, нацеленный на создание Си-компилятора, способного собирать ядро Linux;
CUDA Compiler - позволяет сгенерировать GPU-инструкции из кода, написанного на языках Си, Си++ и Fortran;
Julia - открытый динамический язык программирования, использующий наработки проекта LLVM;
Jade (Just-in-time Adaptive Decoder Engine) - универсальный движок для декодирования видео, использующий LLVM для JIT-компиляции адаптивных конфигураций декодера видео, определённых комитетом MPEG Reconfigurable Video Coding (RVC);
PNaCl (Portable Native Client) - интегрированная в браузер Chrome система, которая позволяет организовать выполнение приложений, написанных на языках C и С++, в специальном изолированном окружении web-браузера, независимо от текущей аппаратной архитектуры;
PoCL (Portable Computing Language OpenCL) - реализация стандарта OpenCL, независимая от производителей графических ускорителей и позволяющая использовать различные бэкенды для выполнения OpenCL-ядер на разных типах графических и центральных процессоров;
Likely - открытый предметно-ориентированный язык для распознавания изображений. Алгоритмы распознавания на лету компилируются (JIT) при помощи инфраструктуры LLVM MCJIT для выполнения на одно- или многоядерных CPU, а также на GPU с использованием OpenCL SPIR или CUDA;
LibBeauty - инструментарий для декомпиляции и обратного инжиниринга, построенный с использованием дизассемблера LLVM и LLVM IR Builder. Приняв на входе объектный файл (.o) на выходе генерирует файл в промежуточном представлении LLVM (.bc или .ll);
RUST - основанный на LLVM язык программирования, развиваемый компанией Mozilla;
McSema - фреймворк для преобразования машинного кода в биткод LLVM;
Swift - основанный на LLVM язык программирования, развиваемый компанией Apple;
FTL (Fourth Tier LLVM) - JIT-компилятор для движка WebKit;
Polly - экспериментальный оптимизатор, поддерживающий несколько техник оптимизации циклов и позволяющий организовать автоматическое распараллеливание кода с задействованием OpenMP.