解读ZKEVM：编译Solidity源码到LLVM IR系列（一）

　　LLVM 编译过程涉及到前端、优化器、后端三部分的交互。具体过程如下：

　　Clang 读取源文件，并将源文件进行预处理。预处理的过程主要为：宏展开、导入头文件等。
　　词法分析器通过 Sanner 扫描处理过的源文件，生成 Token 序列，这个过程一般采用 Lex 完成。
　　语法分析在 Clang 中由 Parser 和 Sema 两个模块配合完成。根据定义好的语法（Grammar），对 Token 序列构成的输入文本进行分析并确定其语法结构。语法分析的过程会使用自顶向下或者自底向上的方式进行推导，最终形成AST（抽象语法树)。
　　CodeGen 负责将语法树从顶至下遍历，翻译成 LLVM IR。LLVM IR 既是 Frontend 的输出，也是 LLVM Backend 的输入。
　　通用优化器负责优化 LLVM IR，可能会进行死代码删除（DCE）、常量折叠、传播优化等过程。
　　最后 LLVM 后端根据 LLVM IR 生成特定平台可执行代码。

　　为了方便介绍以下的工具链，我们编写一个简单的hello.c文件

　　#includeint main() {

　　printf('Hello World!');

　　return 0;

　　}

　　Clang 编译器

　　Clang 本身不属于 LLVM 命令行工具的一部分，但是因为它是基于 LLVM 工具链开发的，使得它拥有了其他类似编译器不具备的功能，使用 Clang 可以将高级语言的源文件编译为LLVM-IR中间代码

　　Clang -S -emit-llvm hello.c

　　在上面的命令中参数 “-S” 指定编译器生成包含具有可读性汇编代码的目标文件；参数 “-emit-llvm” 用于设置编译器以LLVM-IR的形式生成目标文件，该参数需要配合 “-S” 参数一起使用。当该命令执行完成后，会在当前目录生成一个名为 “hello.ll” 的文件，文件名后缀为 “.ll”，表示这是一个含有可读 LLVM-IR 代码的 ASCII 文本文件。

　　LLVM-IR 解释器 - lli

　　通过 lli 命令，我们可以直接调用专门为 LLVM-IR 设计的即时解释器，解释器会逐行解释并执行目标文件内的 IR 代码。

　　上述命令中, “-A” 参数表示在输出结果中显示每个符号的来源文件名。查看该输出可知在这个 LLVM 模块中存在两个符号，一个是内部名为 “main” 的符号，该符号对应着源码中的主函数，“T” 表示该函数是一个全局对象函数。“printf” 符号是引用外部标准库的函数，所以用 “U”表示。

　　上面的实例中，我们生成了多个包含不同状态的 LLVM-IR 中间代码，以及面向特定底层平台架构的汇编代码，对于这些文件，我们都可以使用 Clang 将其编译为可执行的二进制文件。

　　本文简单介绍了 LLVM 项目，让读者能够了解 LLVM 项目的整体架构，懂得通过改造 LLVM 编译器前端，可以适配多种高级编程语言，包括 Java、Rust、Solidity 等。鉴于直接通过 Solidity 生成 LLVM IR 难度较大，且 Solidity 语法变更迅速，开发者可通过 Solidity 生成中间语言 YUL ，将 YUL 作为输入提供给 LLVM 前端生成 LLVM IR 字节码，即各种零知识证明需要的表示形式，最后在 ZKEVM 中执行。从理论上来讲这套逻辑没有任何问题，但是实际执行的工程难度还是非常大的，具体细节需要研究后再做定论。 (责任编辑：admin)

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