Kotlin 代码是如何编译成原生代码的？

Posted 2023-04-15

【中文标题】Kotlin 代码是如何编译成原生代码的？

【英文标题】：How is Kotlin code compiled into native code?

【发布时间】：2020-01-12 07:01:00

【问题描述】：

官方的 Kotlin/Native documentation 声明 Kotlin/Native

.. 是基于 LLVM 的 Kotlin 编译器后端。

据我所知：

Kotlin 编译器 (kotlinc) 从您的 Kotlin 源文件生成 .class 文件（带有 Java 字节码）。 通用 LLVM 后端（与 Kotlin 无关）采用 LLVM IR 并将其转换为二进制代码。

因此，Kotlin/Native 是否将 Java 字节码转换为 LLVM IR？ 如果是这样，说明 Kotlin/Native 是 LLVM 后端是否正确？ Kotlin 代码是否被编译到 LLVM IR 中？ 如果不是，每个编译步骤的输入和输出是什么？ （例如：Kotlin -(kotlinc)-> Java 字节码 -(LLVM 后端-> 本机二进制文件)

This 博客文章指出 Kotlin 前端编译器（我认为它指的是 kotlinc）产生 Kotlin IR，我从未读过。

Kotlin 编译器有一个前端，但有多个后端，具体取决于您用于构建代码的插件。 Kotlin/Native 插件将 Kotlin 中间表示 (IR) 转换为本机代码（即机器可执行的代码）。

这句话对吗？

它告诉你，Java 字节码、本机代码和 javascript 的编译过程是相同的。你编译你的 Kotlin 代码，然后你有 3 个后端编译器来提供预期的输出格式（Java 字节码、JavaScript、二进制代码）。

最终的平台特定二进制文件是否包含原生 Kotlin 标准库，还是动态链接？

【参考方案1】：

Kotlin 编译器有一个前端，但有多个后端，具体取决于您用于构建代码的插件。 Kotlin/Native 插件将 Kotlin 中间表示 (IR) 转换为本机代码（即机器可执行的代码）。

这句话对吗？

是的，非常正确。中间表示 (IR) 是一种通用表示 Kotlin 程序的形式，与平台无关。然后，特定于平台的后端将 IR 转换为最终的二进制形式——Kotlin/JVM 的 JVM 类文件、LLVM 位码和其他元数据打包到 Kotlin/Native 的 *.klib 中。

因此，Kotlin/Native 不会以任何方式处理 JVM 字节码。

中间表示是 Kotlin 编译器的一个实现细节，除了 Kotlin 编译器本身之外，其他任何消费者都不会使用它，因此它不是开发人员应该关心的事情。对于 JVM，它甚至保存在内存中，从不写入二进制文件。对于 Kotlin/Native，它实际上是序列化并写入 *.klib 以供重复使用。

它告诉你，Java 字节码、本机代码和 JavaScript 的编译过程是相同的。你编译你的 Kotlin 代码，然后你有 3 个后端编译器来提供预期的输出格式（Java 字节码、JavaScript、二进制代码）。

其实编译过程的一部分是一样的，即前端语言分析，包括解析、调用解析、类型推断、诊断等不需要的步骤任何特定于平台的代码转换。尽管如此，前端部分还是针对每个平台进行了调整，因为它们允许不同的语言功能集并提供不同的诊断集。

最后一个问题，最终平台特定的二进制文件是否包含原生 Kotlin 标准库？还是动态链接？

目前，标准库静态链接到生成的 Kotlin/Native 二进制文件中。

【讨论】：

所以基本上如果我理解正确的话，即使前端编译器在 3 个编译目标（JVM、JS 和本机）中非常相似，也不只有一种工具可以将 Kotlin 转换为 IR，对吧？每个编译目标都有自己的前端编译器，但如果代码相同，它们特定前端进程的输出会产生相同的 IR？那么位于 klib 中的 IR 是 LLVM IR 还是 Kotlin-specific IR？

对于 JVM，编译过程非常清楚：kotlinc 可以做所有事情，我想 Kotlin/JS 也一样，kotlin2js 可以做任何事情。但是 kotlinc 在里面做了什么？它的步骤是什么？ Kotlin /Native 的前端和后端编译器是哪一个？