Papers/2016/kaito-master: paper/chapter3.tex comparison

comparison paper/chapter3.tex @ 17:3afb4bfe1100

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author	Kaito Tokumori <e105711@ie.u-ryukyu.ac.jp>
date	Mon, 15 Feb 2016 07:30:44 +0900
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 \chapter{LLVM clang 上での CbC の実装}
-第 \ref{chapter:CbC}, \ref{chapter:LLVM/clang} 章をもとに LLVM, clang への CbC コンパイル機能の実装を行う. コードセグメントの解釈, 軽量継続などいくつかの機能は過去の研究によって実装されたが, 本研究での実装に繋がるので説明する.
+第 \ref{chapter:CbC}, \ref{chapter:LLVM/clang} 章をもとに LLVM, clang への CbC コンパイル機能の実装を行う. コードセグメントの解釈, 軽量継続などいくつかの機能は過去の研究によって実装されたが, 本研究での実装に繋がるのでここでも説明する.
 以降に示される LLVM, clang のファイルパスについて, \$(CLANG) を clang のソースコードを展開したディレクトリのパス, \$(LLVM) を LLVM のソースコードを展開したディレクトリのパスとする.
 \section{code segment}
 \label{sec:codeSegment}
 code segment は  \_\_code 型の関数のように扱えるよう実装する. また, code segment は 戻り値を返さないので void 型を参考に変更を加えていく. 最初に関数が code segment であることを示す \_\_code 型の追加を行う. これは clang, llvm 別々で行う必要がある. clang 側の作業は \_\_code を予約語として定義する改変から始める. clang では, 予約語は全て \$(CLANG)/include/ clang/Basic/TokenKinds.def に定義されており, ここで定義した予約語の頭に kw\_ を付けたものがその予約語の ID となる. ここに, 次のように変更を加えて \_\_code を追加した. ここで使われている KEYWORD マクロは予約語の定義に用いられるもので, 第一引数が登録したい予約語, 第二引数がその予約語が利用される範囲を表す. KEYALL は全ての C, C++ でサポートされることを示し, この他には C++ の予約語であることを示す KEYCXX や C++11 以降で利用されることを示す KEYCXX11 等がある. code segment は C のバージョンに関わらずサポートされるべきであるので KEYALL を選択した. ここで環境付き継続に用いる予約語である \_\_return, \_\_environment の定義も同時に行う.
 return false;
 }
 \end{lstlisting}
 \section{フレームポインタ操作最適化}
-フレームポインタ操作の最適化は omit leaf frame pointer を強制することで行う. この最適化は \ref{sec:olfp} 節でしたとおり leaf function に対して行われるが, 継続を続ける code segment は何もせずとも leaf function の条件を満たしているので内部で有効化するだけで良い.
+フレームポインタ操作の最適化は omit leaf frame pointer を強制することで行う. この最適化は関数呼び出しの際に行われるフレームポインタ操作に関わる最適化である. 通常関数呼び出しを行う際にはフレームポインタの値をスタックに積み, return 直前に戻すという作業を行う. omit leaf frame pointer はこの操作を leaf function を呼び出す際に行わないようにする最適化である.
+leaf function とはコールツリーの終端の位置する関数のことを指し, この関数が関数を呼び出さないことを意味する. 軽量継続を続ける code segment は何もせずとも leaf function の条件を満たしているので内部で有効化するだけで良い.
+以下のリスト \ref{loptno}, \ref{lopt} はどちらもリスト \ref{leaf} をコンパイルして得られるアセンブリコードから関数 caller の部分を抜き出したものであり, 前者が omit leaf frame pointer 無し, 後者が omit leaf frame pointer ありのコードである. push, pop 命令によるフレームポインタの操作がリスト \ref{lopt} ではなくなっていることがわかる.
+\begin{lstlisting}[frame=lrbt, label=leaf, caption={関数 caller}]
+void caller(int a, int b, int c){
+B(a, b, c, 40);
+return;
+}
+\end{lstlisting}
+\begin{lstlisting}[frame=lrbt, label=loptno, caption={関数 caller (omit leaf frame pointer 無し)}]
+_caller:                                ## @caller
+.cfi_startproc
+## BB#0:
+pushq  %rbp
+Ltmp0:
+.cfi_def_cfa_offset 16
+Ltmp1:
+.cfi_offset %rbp, -16
+movq   %rsp, %rbp
+Ltmp2:
+.cfi_def_cfa_register %rbp
+movl   %edi, -4(%rbp)
+movl   %esi, -8(%rbp)
+movl   -4(%rbp), %esi
+addl   -8(%rbp), %esi
+movl   %esi, %eax
+popq   %rbp
+retq
+.cfi_endproc
+\end{lstlisting}
+\begin{lstlisting}[frame=lrbt, label=lopt, caption={関数 caller (omit leaf frame pointer 有り)}]
+_caller:                                ## @caller
+.cfi_startproc
+## BB#0:
+movl   %edi, -4(%rbp)
+movl   %esi, -8(%rbp)
+movl   -4(%rbp), %esi
+addl   -8(%rbp), %esi
+movl   %esi, %eax
+retq
+.cfi_endproc
+\end{lstlisting}
 omit leaf frame pointer は clang 内部では CodeGenOpts.OmitLeafFramePointer として表現されている. clang は CodeGen で LLVM IR の function を生成する際にこのフラグが立っているかどうかを確認し, 立っている場合には関数の no-frame-pointer-elim という attribute を false にする. それにより最適化が当該関数に作用するようになる. この, LLVM IR function への attribute 設定を行っているのは \$(CLANG)/lib/CodeGen/CGCall.cpp である. ここをリスト \ref{olfp} のように変更した. 通常は OmitLeafFramePointer のみを確認する部分を HasCodeSegment によって code segment の有無も確認するように変更している. これにより, code segment を含むコードのコンパイル, 即ち CbC のコードのコンパイルの際には自動的に omit leaf frame pointer が有効化されるようになった.
 \begin{lstlisting}[frame=lrbt,label=olfp,caption={omit leaf frame pointer 有効化}]
 } else if (CodeGenOpts.OmitLeafFramePointer || LangOpts.HasCodeSegment) {
 FuncAttrs.addAttribute("no-frame-pointer-elim", "false");

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