社内LT大会で、LLVMについて発表した資料です。

1. LLVM Talk

2. 自己紹介
• 先山賢一
– 新卒３年目
• 好きなプログラミング言語
– C++、Rust、Haskell
• 並列コンピューティングとか好き
– SIMD、GPU

3. 今日話すこと
普段はプロセッサのお話してる。
（新人研修とか）
たまにはソフトの話もしてみたい

4. 今日話すこと
じゃあコンパイラの話をしよう！

5. 今日話すこと

6. その前に。
実は私、最近悩みがあるんです
同じ悩みを持つ人に、共有したい

7. 皆さん、
こんな方は周りにいませんか？

8. こんな方
• 普段の仕事はSQLとかshellscript。
• 趣味でアセンブリ等の低レイヤを嗜む。
– Intelの命令セットを眺めるのが好き。
• LLVMに興味がある。
– きつねさん本を一通り読んだ。
• よし、俺もコンパイラ自作する！

9. しかし週末には、

10. !?
＜⌒／ヽ-､_＿_
／＜_/＿＿＿＿／
￣￣￣￣￣￣￣

11. 目
が
覚
め
た
ら
月
曜
日
に
な
っ
て
い
る
！

13. どうしてこうなった？
• 土日にC++を開発するパワーがない
– LLVMはC++
– 普段の仕事で疲労している
– プライベートは楽しくプログラムしたい
– ちょっとの改修もC++はコストがでかい
– でもコンパイラは自作してみたい...
• LLVMでもPythonならクールに書ける!!

14. そもそもLLVMって？

15. Low Level Virtual Machine

16. コンパイラ共通基盤

17. そもそも
コンパイラってなんだっけ？

18. コンパイラとは？
• ソースコード解析して実行ファイル作成
ソースコード 実行ファイル
コンパイラのお仕事

19. 代表的なコンパイラ
• GCC
– C/C++/Obj-C
• GHC
– Haskell
• Javac
– Java

20. LLVM
• LLVM IRという中間表現を生成
• IRを最適化して実行ファイルを出力
C++
Obj-C
Haskell
LLVM IR
x86
ARM
PowerPC
LLVMのお仕事

21. 何が嬉しいの？
• おれおれ言語が簡単にできる
– LLVM IRへのトランスレータを書くだけ
• よい感じで最適化してくれる
– ベクトル化とか
• JITもできて動的コード生成
– 非常に高速

22. 広く利用されている

23. これがLLVMです！
このロゴはApple製

24. 使ってみたい

25. + llvmlite

26. やりたいこと
• Pythonの関数を作って
⇒ AST（抽象構文木）を作って
⇒ 型推論して
⇒ LLVM IRに変換して
⇒ JITで実行
• ね、簡単でしょ？

27. def add(x, y):
return x + y
Function
add
Arguments
x y
body
Return
x y
+
AST
Python
func
LLVM IR
define i32
@add(i32 %.1, i32 %.2) {
.4:
%res = add i32 %.1, %.2
ret i32 %res
}

28. やってみた（デモ）

29. こんな感じで実装
@llvm_func(int, int)
def sample(x, y):
a = x
b = y
a = 100
b = 100
return a + b
def main():
ret = compiler.exe(sample, 111, 111)
print("result: " + str(ret))

30. こんな感じで実装
@llvm_func(int, int)
def sample(x, y):
a = x
b = y
a = 100
b = 100
return a + b
def main():
ret = compiler.exe(sample, 111, 111)
print("result: " + str(ret))
型がわかるように
アノテーション付けた
関数名を渡して
実行する

31. 素だとこんなIRだが、、、
define i32 @sample(i32 %.1, i32 %.2) {
.4:
%.5 = alloca i32
store i32 %.1, i32* %.5
%.7 = alloca i32
store i32 %.2, i32* %.7
store i32 100, i32* %.5
store i32 100, i32* %.7
%.11 = load i32* %.5
%.12 = load i32* %.7
%res = add i32 %.11, %.12
ret i32 %res
}

32. いい感じで最適化♪
define i32 @sample(i32 %.1, i32 %.2) #0 {
.4:
ret i32 200
}
さっきの例は
定数を返すだけ。

33. まとめ
• LLVM
– コンパイラ共通基盤
– ソースコード⇒LLVM IR⇒実行ファイル
• Pythonならトランスレータ簡単
– llvmliteすげー
– ast.NodeVisitorすばらしい