参考:

Create a working compiler with the LLVM framework, Part 2

How to parse C programs with Clang: A tutorial

[Clang,libClang] exercise1 : FileManager

注意:此篇笔记各类之构造函数源码来自 llvm/clang doxygen 5.0.0 svn,与现行版本(此时为 3.9.1)有一定出入,其中主要是现行版本有些参数是 llvm::IntrusiveRefCntPtr(llvm 实现的 smart pointer)而不是 std::shared_ptr

一、Preprocessor 的构造函数

前端由许多部分组成,其中第一部分通常是一个 lexer,clang 中 Preprocessor 类是 lexer 的 main interface。出于性能考虑,clang 没有独立的预处理器程序,而是在 lexing 的过程中进行预处理。

Preprocessor 的构造函数如下所示:

 1 Preprocessor::Preprocessor(
2 std::shared_ptr<PreprocessorOptions> PPOpts, // constructor: PreprocessorOptions()
3 DiagnosticsEngine& diags,
4 LangOptions& opts, // constructor: LangOptions()
5 // Keep track of the various options that can be enabled,
6 // which controls the dialect of C or C++ that is accepted
7 SourceManager& SM,
8 HeaderSearch& Headers,
9 ModuleLoader& TheModuleLoader,
10 IdentifierInfoLookup* IILookup = nullptr,
11 bool OwnsHeaderSearch = false,
12 TranslationUnitKind TUKind = TU_Complete
13 )

Preprocessor 的构造函数

DiagnosticsEngine : 用来给用户报告错误和警告信息。构造函数如下:

1 DiagnosticsEngine::DiagnosticsEngine(
2 IntrusiveRefCntPtr<DiagnosticIDs> Diags, // constructor: DiagnosticIDs()
3 // used for handling and querying diagnostic IDs
4 DiagnosticOptions* DiagOpts, // constructor: DiagnosticOptions()
5 // Options for controlling the compiler diagnostics engine
6 DiagnosticConsumer* client = nullptr,
7 bool ShouldOwnClient = true
8 )

DiagnosticsEngine 的构造函数

其中 DiagnosticConsumer 是一个抽象接口,由前端的 clients 实现,用来 formats and prints fully processed diagnostics。clang 内置一个 TextDiagnosticsConsumer 类,将错误和警告信息写到 console 上,clang binary 用的 DiagnosticConsumer 也是这个类。TextDiagnosticsConsumer 的构造函数如下:

1 TextDiagnosticPrinter::TextDiagnosticPrinter(
2 raw_ostream& os, // llvm::outs() returns a reference to a raw_ostream for standard output
3 DiagnosticOptions* diags,
4 bool OwnsOutputStream = false // within destructor:(OS is the member, initialized with os)
5 // if (OwnsOutputStream) delete &OS
6 )

TextDiagnosticPrinter 的构造函数

SourceManager :handles loading and caching of source files into memory。构造函数如下:

1 SourceManager::SourceManager(vim
2 DiagnosticsEngine& Diag,
3 FileManager& FileMgr,
4 bool UserFilesAreVolatile = false
5 )

SourceManager 的构造函数

FileManager :实现了对文件系统查找、文件系统缓存、目录查找管理的支持。构造函数如下:

1 FileManager::FileManager(
2 const FileSystemOptions& FileSystemOpts, // use default constructor
3 IntrusiveRefCntPtr<vfs::FileSystem> FS = nullptr
4 )

FileManager 的构造函数

HeaderSearch :Encapsulates the information needed to find the file referenced by a #include or #include_next, (sub-)framework lookup, etc。构造函数如下:

1 HeaderSearch::HeaderSearch(
2 std::shared_ptr<HeaderSearchOptions> HSOpts, // constructor: HeaderSearchOptions::HeaderSearchOptions(StringRef _Sysroot = "/")
3 SourceManager& SourceMgr,
4 DiagnosticsEngine& Diags,
5 const LangOptions& LangOpts,
6 const TargetInfo* Target
7 )

HeaderSearch 的构造函数

TargetInfo :Exposes information about the current target。 其构造函数为 protected,因此需要调用工厂函数 static TargetInfo* TargetInfo::CreateTargetInfo(DiagnosticsEngine &Diags, const std::shared_ptr<TargetOptions>& Opts) ,其中 TargetOptions 类包含 target 的相关信息,如 CPU、ABI 等。类中有一个属性 Triple 用以定义 target 的架构。Triple 是一个 string,形如 i386-apple-darwin,通过 llvm::sys::getDefaultTargetTriple() 可以获得编译 llvm 的机器的 host triple。

ModuleLoader:描述了 module loader 的抽象接口。Module loader 负责解析一个 module name(如“std”),将其与实际的 module file 联系起来,并加载该 module。CompilerInstance 便是一个实现了该接口的 module loader。

二、通过 CompilerInstance 创建 Preprocessor

比起手写 Preprocessor,CompilerInstance 更加实用一些。CompilerInstance 主要有两个作用:(1)管理运行编译器所必须的各个对象,如 preprocessor、target information、AST context 等;(2)提供创建和操作常用 Clang 对象的有用方法。下面是其类定义的一部分:

 1 class CompilerInstance : public ModuleLoader {
2 /// The options used in this compiler instance.
3 std::shared_ptr<CompilerInvocation> Invocation;
4 /// The diagnostics engine instance.
5 IntrusiveRefCntPtr<DiagnosticsEngine> Diagnostics;
6 /// The target being compiled for.
7 IntrusiveRefCntPtr<TargetInfo> Target;
8 /// The file manager.
9 IntrusiveRefCntPtr<FileManager> FileMgr;
10 /// The source manager.
11 IntrusiveRefCntPtr<SourceManager> SourceMgr;
12 /// The preprocessor.
13 std::shared_ptr<Preprocessor> PP;
14 /// The AST context.
15 IntrusiveRefCntPtr<ASTContext> Context;
16 /// An optional sema source that will be attached to sema.
17 IntrusiveRefCntPtr<ExternalSemaSource> ExternalSemaSrc;
18 /// The AST consumer.
19 std::unique_ptr<ASTConsumer> Consumer;
20 /// The semantic analysis object.
21 std::unique_ptr<Sema> TheSema;
22 /// ...
23 };

CompilerInstance 类定义的一部分

下列代码通过 CompilerInstance 来创建 Preprocessor:

 1 #include <memory>
2
3 #include "clang/Basic/LangOptions.h"
4 #include "clang/Basic/TargetInfo.h"
5 #include "clang/Frontend/CompilerInstance.h"
6
7 int main() {
8 clang::CompilerInstance ci;
9
10 ci.createDiagnostics();
11
12 std::shared_ptr<clang::TargetOptions> pTargetOptions =
13 std::make_shared<clang::TargetOptions>();
14 pTargetOptions->Triple = llvm::sys::getDefaultTargetTriple();
15 clang::TargetInfo *pTargetInfo =
16 clang::TargetInfo::CreateTargetInfo(ci.getDiagnostics(), pTargetOptions);
17 ci.setTarget(pTargetInfo);
18
19 ci.createFileManager();
20 ci.createSourceManager(ci.getFileManager());
21 ci.createPreprocessor(clang::TU_Complete);
22
23 return 0;
24 }

Use CompilerInstance to construct Preprocessor

首先创建 DiagnosticsEngine(通过 createDiagnostics()),然后创建并设置 TargetInfo,然后依次创建 FileManager(通过 createFileManager()),SourceManager(通过 createSourceManager (FileManager &FileMgr)),最后创建 Preprocessor(createPreprocessor(TranslationUnitKind))。

三、FileManager 与 SourceManager

FileManager:

p, li { white-space: pre-wrap }

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