MCJIT 设计与实现¶
引言¶
本文档描述了 MCJIT 执行引擎和 RuntimeDyld 组件的内部工作原理。它旨在提供对实现的高级概述，展示代码生成和动态加载过程中对象之间的流程和交互。
引擎创建¶
在大多数情况下，使用 EngineBuilder 对象创建 MCJIT 执行引擎的实例。EngineBuilder 以 llvm::Module 对象作为其构造函数的参数。客户端可以随后设置各种选项，这些选项将被控制并传递给 MCJIT 引擎，包括选择 MCJIT 作为要创建的引擎类型。特别需要注意的是 EngineBuilder::setMCJITMemoryManager 函数。如果客户端此时没有显式创建内存管理器，则在实例化 MCJIT 引擎时将创建一个默认内存管理器（特别是 SectionMemoryManager）。
设置完选项后，客户端调用 EngineBuilder::create 创建 MCJIT 引擎的实例。如果客户端不使用带 TargetMachine 参数的函数形式，则将根据与用于创建 EngineBuilder 的模块关联的目标三元组创建一个新的 TargetMachine。
EngineBuilder::create 将调用静态 MCJIT::createJIT 函数，并将指向模块、内存管理器和目标机器对象的指针传递给它，所有这些指针随后都将由 MCJIT 对象拥有。
MCJIT 类有一个成员变量 Dyld，它包含 RuntimeDyld 包装类的实例。此成员将用于 MCJIT 和在加载对象时创建的实际 RuntimeDyldImpl 对象之间的通信。
创建后，MCJIT 持有指向它从 EngineBuilder 收到的 Module 对象的指针，但它不会立即为此模块生成代码。代码生成被推迟到显式调用 MCJIT::finalizeObject 方法或调用需要生成代码的函数（例如 MCJIT::getPointerToFunction）时。
代码生成¶
如上所述，当触发代码生成时，MCJIT 将首先尝试从其 ObjectCache 成员检索对象映像（如果已设置）。如果无法检索缓存的对象映像，MCJIT 将调用其 emitObject 方法。MCJIT::emitObject 使用本地 PassManager 实例并创建一个新的 ObjectBufferStream 实例，它将两者都传递给 TargetMachine::addPassesToEmitMC，然后在创建它的模块上调用 PassManager::run。
PassManager::run 调用导致 MC 代码生成机制将完整的可重定位二进制对象映像（以 ELF 或 MachO 格式，具体取决于目标）发出到 ObjectBufferStream 对象中，然后刷新以完成该过程。如果正在使用 ObjectCache，则映像将在此处传递给 ObjectCache。
此时，ObjectBufferStream 包含原始对象映像。在执行代码之前，必须将此映像中的代码和数据部分加载到合适的内存中，必须应用重定位，并且必须完成内存权限和代码缓存失效（如果需要）。
对象加载¶
一旦获得对象映像（通过代码生成或从 ObjectCache 中检索），它就会传递给 RuntimeDyld 以进行加载。RuntimeDyld 包装类检查对象以确定其文件格式，并创建 RuntimeDyldELF 或 RuntimeDyldMachO 的实例（两者都派生自 RuntimeDyldImpl 基类），并调用 RuntimeDyldImpl::loadObject 方法执行实际加载。
RuntimeDyldImpl::loadObject 从它接收到的 ObjectBuffer 创建一个 ObjectImage 实例开始。ObjectImage（包装 ObjectFile 类）是一个辅助类，它解析二进制对象映像并提供对格式特定标头中包含的信息的访问，包括节、符号和重定位信息。
然后，RuntimeDyldImpl::loadObject 遍历映像中的符号。收集有关公共符号的信息以备后用。对于每个函数或数据符号，将关联的节加载到内存中，并将符号存储在符号表映射数据结构中。迭代完成后，将为公共符号发出一个节。
接下来，RuntimeDyldImpl::loadObject 遍历对象映像中的节，并为每个节遍历该节的重定位。对于每个重定位，它都调用格式特定的 processRelocationRef 方法，该方法将检查重定位并将其存储在两个数据结构之一中：基于节的重定位列表映射和外部符号重定位映射。
当 RuntimeDyldImpl::loadObject 返回时，对象的所有代码和数据节都将加载到内存管理器分配的内存中，并且重定位信息已准备就绪，但尚未应用重定位，并且生成的代码仍未准备好执行。
[目前（截至 2013 年 8 月），MCJIT 引擎将在 loadObject 完成时立即应用重定位。但是，这种情况不应该发生。因为代码可能是为远程目标生成的，所以应该让客户端有机会在应用重定位之前重新映射节地址。可以多次应用重定位，但在需要重新映射地址的情况下，第一次应用是浪费的努力。]
地址重新映射¶
在生成初始代码之后且在调用 finalizeObject 之前，客户端可以重新映射对象中节的地址。通常这样做是因为代码是为外部进程生成的，并且正在映射到该进程的地址空间中。客户端通过调用 MCJIT::mapSectionAddress 重新映射节地址。这应该发生在将节内存复制到其新位置之前。
当调用 MCJIT::mapSectionAddress 时，MCJIT 将调用传递给 RuntimeDyldImpl（通过其 Dyld 成员）。RuntimeDyldImpl 将新地址存储在内部数据结构中，但此时不会更新代码，因为其他节可能会发生变化。
当客户端完成重新映射节地址后，它将调用 MCJIT::finalizeObject 以完成重新映射过程。
最终准备¶
当调用 MCJIT::finalizeObject 时，MCJIT 会调用 RuntimeDyld::resolveRelocations。此函数将尝试查找任何外部符号，然后应用对象的所有重定位。
通过调用内存管理器的 getPointerToNamedFunction 方法来解析外部符号。内存管理器将返回目标地址空间中请求的符号的地址。（注意，这在主机进程中可能不是有效的指针。）然后，RuntimeDyld 将遍历它已存储的与该符号关联的重定位列表，并调用 resolveRelocation 方法，该方法将通过格式特定的实现将重定位应用于已加载的节内存。
接下来，RuntimeDyld::resolveRelocations 遍历节列表，并为每个节遍历已保存的引用该符号的重定位列表，并为该列表中的每个条目调用 resolveRelocation。此处的重定位列表是重定位列表，其中与重定位关联的符号位于与列表关联的节中。这些位置中的每一个都将有一个目标位置，重定位将在该位置应用，该位置可能位于不同的节中。
如上所述应用重定位后，MCJIT 调用 RuntimeDyld::getEHFrameSection，如果返回非零结果，则将节数据传递给内存管理器的 registerEHFrames 方法。这允许内存管理器调用任何所需的特定于目标的函数，例如将 EH 帧信息注册到调试器。
最后，MCJIT 调用内存管理器的 finalizeMemory 方法。在此方法中，内存管理器将根据需要使目标代码缓存失效，并对为代码和数据内存分配的内存页应用最终权限。