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深入解读华为方舟编译器:究竟有哪些功能?


8月31日,华为方舟编译器正式开源,官网已上线,源代码包、二进制包已提供下载,相关文档、演示等资料也一应俱全。

本次方舟编译器开源的是编译器框架部分源码,包括编译器中间表示和语言编译实现,同时搭配编译器其他二进制组件,实现Java程序到aarch64汇编指令的编译过程。

开发者可基于开源代码+二进制,编译构建出编译器工具链,尝试对Java程序进行编译。

社区参与者可以通过框架源码学习方舟编译器的编译器中间表达及基本的中端编译框架,熟悉方舟编译器的架构思想,并参与诸如对编译器中端优化的贡献。

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按照华为的介绍,方舟编译器是为支持多种编程语言、多种芯片平台的联合编译、运行而设计的统一编程平台,包含编译器、工具链、运行时等关键部件,目前还在持续演进中,上述能力将陆续实现和开源。

通过多语言统一IR表示,方舟编译器可实现应用中多种编程语言联合编译优化提升性能,而且在支持多平台的同时,根据设备特征提供便捷的开发与部署策略提升效率。

华为方舟编译器提供了全新的系统及应用的编译和运行机制,从动态编译变为静态编译,就是直接将高级语言直接编译成机器码,彻底消除了虚拟机动态编译的额外开销,实现了开发和运行效率的兼容并举。

1、多语言联合

将同一应用中的不同语言代码联合编译、联合优化,消除语言间的性能“鸿沟”,降低开发者的优化成本

2、轻量运行时

通过编译器的语言实现能力和优化能力增强,应用运行时的开销更小

3、软硬件协同

编译器与芯片实现软硬件协同优化,充分发挥硬件能效,应用体验更佳

4、多平台支持

支持面向多样化的终端设备平台进行编译和运行,根据设备特征提供便捷的开发与部署策略,提高开发效率

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当前方舟编译器支持Java/Kotlin程序字节码的前端输入,C/C++/JS等其它编程语言的支持还在规划中。

方舟编译器的中间表示转换器将前端输入转换成方舟IR,并输送给后端的优化器,最终生成二进制文件,二进制文件与编译器运行时库文件链接生成可执行文件,在方舟的运行环境中就可执行该文件。

方舟编译器IR是支持程序编译和运行的中间程序表示。程序源代码中的任何信息对于程序分析和优化都是有帮助的,所以方舟IR的目标是尽可能完整详细地提供源程序的信息。

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- 硬件配置推荐

方舟编译器的硬件配置需求不高,最低只需2GHz双核心处理器、2GB内存、200GB硬盘空间,当然要获得最高效率,更高配置是强烈推荐的。

- 开发环境推荐

需要64位版本的Linux,尤其推荐Ubuntu 16.04

sudo apt-get -y install openjdk-8-jdk git-core gnupg flex bison gperf build-essential zip curl zlib1g-dev libc6-dev-i386 lib32ncurses5-dev x11proto-core-dev libx11-dev lib32z-dev ccache libgl1-mesa-dev libxml2-utils xsltproc unzip lib32z1-dev qemu g++-multilib gcc-multilib python3-paramiko python-paramiko python-jenkins python-requests python-xlwt libglib2.0-dev libpixman-1-dev linux-libc-dev:i386

sudo apt-get -y install gcc-5-aarch64-linux-gnu g++-5-aarch64-linux-gnu

- Clang编译器

主要用于编译方舟编译器代码。

下载clang+llvm-8.0.0-x86_64-linux-gnu-ubuntu-16.04,地址:

http://releases.llvm.org/download.html#8.0.0

放置到openarkcompiler/tools目录,打开openarkcompiler/build/config/BUILDCONFIG.gn文件,将GN_C_COMPILER、GN_CXX_COMPILER和GN_AR三个变量配置为Clang编译器所在路径。例如:

GN_C_COMPILER = "${MAPLE_ROOT}/tools/clang_llvm-8.0.0-x86_64-linux-gnu-ubuntu-16.04/bin/clang"

GN_CXX_COMPILER = "${MAPLE_ROOT}/tools/clang_llvm-8.0.0-x86_64-linux-gnu-ubuntu-16.04/bin/clang++"

GN_AR = "${MAPLE_ROOT}/tools/clang_llvm-8.0.0-x86_64-linux-gnu-ubuntu-16.04/bin/llvm-ar"

其中${MAPLE_ROOT}为openarkcompiler源码根目录。

安装Ninja、GN并完成配置

- Ninja、GN

下载Ninja及GN Ninja,地址

GN下载地址

将GN和Ninja可执行程序放置到openarkcompiler/tools目录,打开openarkcompiler/Makefile文件,将GN和NINJA两个变量配置为GN和Ninja可执行程序所在路径。例如:

GN := ${MAPLE_ROOT}/tools/gn/gn

NINJA := ${MAPLE_ROOT}/tools/ninja_1.9.0/ninja

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