llvm-ir - Crystal-lang:为什么 LLVM "hello.bc"是由 Crystal 或 clang 生成的不一样？

Question

这是我的第一个 Stackoverflow 问题:-)

我的背景:

2 年 Python 经验

2 个月的 Crystal-lang 经验(使用 Amber 框架运行的网站)

1 个月进入 C、C++、汇编

事实:
- Crystal-lang 编译运行没有任何问题
- 在 x86_64 上运行

请客气点，因为我还没有太多的低级语言知识。

根据我的理解，当我们使用 LLVM 编译和运行一个基本的 hello.c 文件时，它是这样的:

你好ç :

#include
int main() {
  printf("hello world\n");
  return 0;
}

shell :

$ clang -O3 -emit-llvm hello.c -c -o hello.bc
$ llc hello.bc -o hello.s
$ gcc hello.s -o hello.native
$ ./hello.native

这来自 LLVM 示例)

我的观点是，我们可以生成一个非常短的 hello.bc 文件(128 行)，可以使用以下方法以较慢的方式运行:

$ lli hello.bc

但是当我尝试从 hello.cr 文件生成一个类似的 hello.bc 并像使用 hello.c 文件一样运行它时:

你好.cr :

puts "hello world"

shell :

$ crystal build hello.cr --emit llvm-bc --release
$ llc hello.bc -o hello.s

我注意到了什么:

这个 hello.bc 文件比从 c 文件生成的文件大得多(43'624 行)

此 hello.bc 不能使用“lli”运行，因为它会生成:

“LLVM 错误:程序使用了无法解析的外部函数 'pcre_malloc'!

我什至无法从 hello.s 编译为 hello.native

同样的问题，如果我尝试使用 generate 和 hello.ll 文件

据我了解，LLVM 是可移植的，并且所有前端语言都会生成一个中间 *.bc，然后可以将其编译为任何架构。

我的问题是:

为什么 hello.bc 在这两种情况下都不相似？

我在 Crystal 程序中做错了什么吗？

谢谢!

Answer 1

一切都正如它应该的那样。 Crystal 有一个运行时库，即使您没有包含任何东西，它也始终存在。这是运行 Crystal 程序所必需的。

除了对 printf 的系统调用之外，C 示例几乎不包含任何其他内容。 .这就是为什么编译后的 ASM 也非常小。

Crystal 的简单puts电话背后有更多的东西。它基于用于处理异步 IO、并发、信号处理、垃圾收集等的库。其中一些库完全在 Crystal 标准库中实现，一些使用直接嵌入到二进制文件中的其他库( libgc )或仍然需要来自系统的动态库( libpcre 、 libpthread )。

默认情况下，任何 Crystal 程序都带有此运行时库。甚至是一个空程序。这通常完全没有引起注意，因为无论如何较大的程序最终都会需要这些东西，并且运行时库的编译二进制大小小于 500 KB(在 Release模式下)。
像你这样的小程序并不真正需要所有这些来打印一个字符串。但是，Crystal 运行时需要这些库。

注意:您可以在没有这些默认库的情况下编译 Crystal 程序。但这意味着您不能使用 Crystal stdlib 中的任何内容，您必须使用 Crystal 语法编写 C 代码(或实现您自己的 stdlib):

require "lib_c"
require "c/stdio"

LibC.printf pointerof("hello world".@c)

这可以用 --prelude=empty 编译选项，它将生成一个小得多的 ASM，大致类似于 C 示例。