docs/LLVMVsTheWorld.html

   1 <!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN"
   2                       "http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd">
   3 <html>
   4 <head>
   5   <link rel="stylesheet" href="llvm.css" type="text/css">
   6   <title>LLVM vs. the World - Comparing Compilers to Compilers</title>
   7 </head>
   8
   9 <body>
  10
  11 <div class="doc_title">
  12   LLVM vs. the World - Comparing Compilers to Compilers
  13 </div>
  14
  15 <ol>
  16   <li><a href="#introduction">Introduction</a></li>
  17   <li><a href="#generalapplicability">General Applicability</a></li>
  18   <li><a href="#typesystem">Type System</a></li>
  19   <li><a href="#dataflowinformation">Control-flow and Data-flow Information</a></li>
  20   <li><a href="#registers">Registers</a></li>
  21   <li><a href="#programmerinterface">Programmer Interface</a></li>
  22   <li><a href="#codeemission">Machine Code Emission</a></li>
  23 </ol>
  24
  25 <div class="doc_text">
  26   <p><b>Written by Brian R. Gaeke</b></p>
  27 </div>
  28
  29 <!-- *********************************************************************** -->
  30 <div class="doc_section">
  31   <a name="introduction">Introduction</a>
  32 </div>
  33 <!-- *********************************************************************** -->
  34
  35 <div class="doc_text">
  36 <p>Whether you are a stranger to LLVM or not, and whether you are considering
  37 using it for your projects or not, you may find it useful to understand how we
  38 compare ourselves to other well-known compilers. The following list of points
  39 should help you understand -- from our point of view -- some of the important
  40 ways in which we see LLVM as different from other selected compilers and
  41 code generation systems.</p>
  42
  43 <p>At the moment, we only compare ourselves below to <a
  44 href="http://gcc.gnu.org/">GCC</a> and <a
  45 href="http://www.gnu.org/software/lightning/">GNU lightning</a>, but we will try
  46 to revise and expand it as our knowledge and experience permit. Contributions are
  47 welcome.</p>
  48 </div>
  49
  50 <!-- *********************************************************************** -->
  51 <div class="doc_section">
  52   <a name="generalapplicability">General Applicability</a>
  53 </div>
  54 <!-- *********************************************************************** -->
  55
  56 <div class="doc_text">
  57 <p>GNU lightning: Only currently usable for dynamic runtime emission of binary
  58 machine code to memory. Supports one backend at a time.</p>
  59
  60 <p>LLVM: Supports compilation of C and C++ (with more languages coming soon),
  61 strong SSA-based optimization at compile-time, link-time, run-time, and
  62 off-line, and multiple platform backends with Just-in-Time and ahead-of-time
  63 compilation frameworks. (See our tech report on <a
  64 href="http://llvm.cs.uiuc.edu/pubs/2003-09-30-LifelongOptimizationTR.html">Lifelong
  65 Code Optimization</a> for more.)</p>
  66
  67 <p>GCC: Many relatively mature platform backends support assembly-language code
  68 generation from many source languages. No run-time compilation
  69 support. Relatively weak optimization support.</p>
  70 </div>
  71
  72 <!-- *********************************************************************** -->
  73 <div class="doc_section">
  74   <a name="typesystem">Type System</a>
  75 </div>
  76 <!-- *********************************************************************** -->
  77
  78 <div class="doc_text">
  79 <p>GNU lightning: C integer types and "void *" are supported. No type checking
  80 is performed. Explicit type casts are not typically necessary unless the
  81 underlying machine-specific types are distinct (e.g., sign- or zero-extension is
  82 apparently necessary, but casting "int" to "void *" would not be.)
  83 Floating-point support may not work on all platforms (it does not appear to be
  84 documented in the latest release).</p>
  85
  86 <p>LLVM: Compositional type system based on C types, supporting structures,
  87 opaque types, and C integer and floating point types. Explicit cast instructions
  88 are required to transform a value from one type to another.</p>
  89
  90 <p>GCC: Union of high-level types including those used in Pascal, C, C++, Ada,
  91 Java, and FORTRAN.</p>
  92 </div>
  93
  94 <!-- *********************************************************************** -->
  95 <div class="doc_section">
  96   <a name="dataflowinformation">Control-flow and Data-flow Information</a>
  97 </div>
  98 <!-- *********************************************************************** -->
  99
 100 <div class="doc_text">
 101 <p>GNU lightning: No data-flow information encoded in the generated program. No
 102 support for calculating CFG or def-use chains over generated programs.</p>
 103
 104 <p>LLVM: Scalar values in Static Single-Assignment form; def-use chains and CFG
 105 always implicitly available and automatically kept up to date.</p>
 106
 107 <p>GCC: Trees and RTL do not directly encode data-flow info; but def-use chains
 108 and CFGs can be calculated on the side. They are not automatically kept up to
 109 date.</p>
 110 </div>
 111
 112 <!-- *********************************************************************** -->
 113 <div class="doc_section">
 114   <a name="registers">Registers</a>
 115 </div>
 116 <!-- *********************************************************************** -->
 117
 118 <div class="doc_text">
 119 <p>GNU lightning: Very small fixed register set -- it takes the least common
 120 denominator of supported platforms; basically it inherits its tiny register set
 121 from IA-32, unnecessarily crippling targets like PowerPC with a large register
 122 set.</p>
 123
 124 <p>LLVM: An infinite register set, reduced to a particular platform's finite
 125 register set by register allocator.</p>
 126
 127 <p>GCC: Trees and RTL provide an arbitrarily large set of values.  Reduced to a
 128 particular platform's finite register set by register allocator.</p>
 129 </div>
 130
 131 <!-- *********************************************************************** -->
 132 <div class="doc_section">
 133   <a name="programmerinterface">Programmer Interface</a>
 134 </div>
 135 <!-- *********************************************************************** -->
 136
 137 <div class="doc_text">
 138 <p>GNU lightning: Library interface based on C preprocessor macros that emit
 139 binary code for a particular instruction to memory. No support for manipulating
 140 code before emission.</p>
 141
 142 <p>LLVM: Library interface based on classes representing platform-independent
 143 intermediate code (Instruction) and platform-dependent code (MachineInstr) which
 144 can be manipulated arbitrarily and then emitted to memory.</p>
 145
 146 <p>GCC: Internal header file interface (tree.h) to abstract syntax trees,
 147 representing roughly the union of all possible supported source-language
 148 constructs; also, an internal header file interface (rtl.h, rtl.def) to a
 149 low-level IR called RTL which represents roughly the union of all possible
 150 target machine instructions.</p>
 151 </div>
 152
 153 <!-- *********************************************************************** -->
 154 <div class="doc_section">
 155   <a name="codeemission">Machine Code Emission</a>
 156 </div>
 157 <!-- *********************************************************************** -->
 158
 159 <div class="doc_text">
 160 <p>GNU lightning: Only supports binary machine code emission to memory.</p>
 161
 162 <p>LLVM: Supports writing out assembly language to a file, and binary machine
 163 code to memory, from the same back-end.</p>
 164
 165 <p>GCC: Supports writing out assembly language to a file. No support for
 166 emitting machine code to memory.</p>
 167 </div>
 168
 169 <!-- *********************************************************************** -->
 170
 171 <hr>
 172 <div class="doc_footer">
 173   <address>Brian R. Gaeke</address>
 174   <a href="http://llvm.cs.uiuc.edu">The LLVM Compiler Infrastructure</a>
 175   <br>
 176   Last modified: $Date$
 177 </div>
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 179 </body>
 180 </html>