[译] Swift 编译器

Posted 2021-04-26 萌面大道

- by kingcos

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作者	原文链接
Swift.org[1]	Swift Compiler[2]

Swift 主仓库^[3]中包含了 Swift 编译器和标准库的源代码、相关组件，如 SourceKit（用于 IDE 集成），以及 Swift 回归测试套件和实现级别的文档。

Swift 驱动库^[4]中包含了 Swift 编译器驱动（Driver）的新版实现，目的是替换现有编译器驱动，以增强可扩展性、可维护性以及鲁棒性（Robust）。

编译器架构

整体而言，Swift 编译器的主要职责在于将 Swift 源代码翻译为高效执行的机器码。但是 Swift 编译器的前端同样支持许多其它工具，包括与 IDE 集成的语法高亮、代码补全、以及其它提供便利的工具。本文对 Swift 编译器的主要组件提供了高阶描述：

•解析（Parsing）：解析器是一个简易的递归下降解析器（在 lib/Parse^[5] 中实现），并带有完整手动编码的词法分析器。•语义分析（Semantic Analysis）：语义分析阶段（在 lib/Sema^[6] 中实现）负责获取已解析的 AST（抽象语法树）并将其转换为格式正确且类型检查完备的 AST，以及在源代码中提示出现语义问题的警告或错误。语义分析包含类型推断，如果可以成功推导出类型，则表明此时从已经经过类型检查的最终 AST 生成代码是安全的。•Clang 导入器（Clang Importer）：Clang 导入器（在 lib/ClangImporter^[7] 中实现）负责导入 Clang 模块，并将导出的 C 或 Objective-C API 映射到相应的 Swift API 中。最终导入的 AST 可以被语义分析引用。•SIL 生成（SIL Generation）：Swift 中间语言（Swift Intermediate Language，SIL）是一门高级且专用于 Swift 的中间语言，适用于对 Swift 代码的进一步分析和优化。SIL 生成阶段（在 lib/SILGen^[8] 中实现）将经过类型检查的 AST 弱化为所谓的「原始」SIL。SIL 的设计在 docs/SIL.rst^[9] 有所描述。•SIL 保证转换（SIL Guaranteed Transformations）：SIL 保证转换阶段（在 lib/SILOptimizer/Mandatory^[10] 中实现）负责执行额外且影响程序正确性的数据流诊断（比如使用未初始化的变量）。这些转换的最终结果是「规范」SIL。•SIL 优化（SIL Optimizations）：SIL 优化阶段（在 lib/Analysis^[11]、lib/ARC^[12]、lib/LoopTransforms^[13] 以及 lib/Transforms^[14] 中实现）负责对程序执行额外的高级且专用于 Swift 的优化，包括（例如）自动引用计数优化、去虚拟化、以及通用的专业化。•LLVM IR 生成（LLVM IR Generation）：IR 生成阶段（在 lib/IRGen^[15] 中实现）将 SIL 弱化为 LLVM LR，此时 LLVM 可以继续优化并生成机器码。

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扩展内容

 ┌──────────┐ ┌─────────┐ ┌────────────┐ │Swift Code│────▶│Swift AST│────▶│Raw Swift IL│──┐ └──────────┘ └─────────┘ └────────────┘ │ │ ┌────────┐ ┌───────┐ ┌──────────────────┐ │┌──│Assembly│◀───│LLVM IR│◀───│Canonical Swift IL│◀─┘│ └────────┘ └───────┘ └──────────────────┘││ ┌──────────┐└─▶│Executable│ └──────────┘

References

[1] Swift.org: https://swift.org
[2] Swift Compiler: https://swift.org/swift-compiler
[3] Swift 主仓库: https://github.com/apple/swift
[4] Swift 驱动库: https://github.com/apple/swift-driver
[5] lib/Parse: https://github.com/apple/swift/tree/master/lib/Parse
[6] lib/Sema: https://github.com/apple/swift/tree/master/lib/Sema
[7] lib/ClangImporter: https://github.com/apple/swift/tree/master/lib/ClangImporter
[8] lib/SILGen: https://github.com/apple/swift/tree/master/lib/SILGen
[9] docs/SIL.rst: https://github.com/apple/swift/blob/master/docs/SIL.rst
[10] lib/SILOptimizer/Mandatory: https://github.com/apple/swift/tree/master/lib/SILOptimizer/Mandatory
[11] lib/Analysis: https://github.com/apple/swift/tree/master/lib/SILOptimizer/Analysis
[12] lib/ARC: https://github.com/apple/swift/tree/master/lib/SILOptimizer/ARC
[13] lib/LoopTransforms: https://github.com/apple/swift/tree/master/lib/SILOptimizer/LoopTransforms
[14] lib/Transforms: https://github.com/apple/swift/tree/master/lib/SILOptimizer/Transforms
[15] lib/IRGen: https://github.com/apple/swift/tree/master/lib/IRGen