LLVM平臺，短短几年間，改變了眾多程式語言的走向，也催生了一大批具有特色的程式語言的出現，不愧為編譯器架構的王者，也榮獲2012年ACM軟體系統獎 —— 題記

函式的翻譯方法

前面介紹了許多編譯器架構上面的特點，如何組織語法樹、如果多遍掃描語法樹。今天開始，我們就要設計本編譯器中最核心的部分了，如何設計一個編譯時巨集，再利用LLVM按順序生成模組。

設計巨集

我們的編譯器可以說是巨集驅動的，因為我們掃描每個語法節點後，都會考察當前是不是一個合法的巨集，例如我們來分析一下上一章的示例程式碼：

void hello(int k, int g) {
    ......
}   
 

我暫時隱藏了函式體部分，讓大家先關注一下函式頭

        String function
        String void
        String hello
        Node
            Node
                String set
                String int
                String k

            Node
                String set
                String int
                String g

        Node
            ......
 

我們的語法樹的每一層相當於是連結串列組織的，通過next指標都可以找到下一個元素。
而語法樹的開頭部分，是一個“function”的巨集名稱，這個部分就是提示我們用哪個巨集函式來翻譯用的。

接下來的節點就是： 返回型別，函式名，引數表，函式體

例如引數表，裡面的內容很多，但我們掃描時，它們是一個整體，進行識別。

所以我們的巨集的形式實際上就是這樣：

    (function 返回型別 函式名 (形參表) (函式體))

括號括起來的部分表示是一個列表，而不是一個元素。

巨集函式的編寫

我們之前已經定義了巨集的函式形式，我們需要傳入的有我們自己的上下文類和當前要處理的Node節點，返回的是LLVM的Value型別（各個語句的抽象基類）

typedef Value* (*CodeGenFunction)(CodeGenContext*, Node*);

於是我們將這個函式實現出來：

static Value* function_macro(CodeGenContext* context, Node* node) {
    // 第一個引數, 返回型別


    // 第二個引數, 函式名
    node = node->getNext();


    // 第三個引數, 引數表
    Node* args_node = node = node->getNext();


    // 第四個引數, 程式碼塊
    node = node->getNext();

    return F;
}

獲取一個字串代表的型別，往往不是一件容易的事，尤其在存在結構體和類的情況下，這時，我們往往需要查一下符號表，檢查這個字串是否為型別，以及是什麼樣的型別，是基本型別、結構體，還是函式指標或者指向其他結構的指標等等。
獲取型別，往往是LLVM中非常重要的一步。

我們這裡先寫一下查符號表的介面，不做實現，接下來的章節中，我們會介紹經典的棧式符號表的實現。

第二個引數是函式名，我們將其儲存在臨時變數中待用：

static Value* function_type_macro(CodeGenContext* context, Node* node) {
    // 第一個引數, 返回型別
    Type* ret_type = context->FindType(node);

    // 第二個引數, 函式名
    node = node->getNext();
    std::string function_name = node->getStr();

    // 第三個引數, 引數表
    Node* args_node = node = node->getNext();

    // 第四個引數, 程式碼塊
    node = node->getNext();

    return F;
}

接下來的引數表也許是很不好實現的一部分，因為其巢狀比較複雜，不過思路還好，就是不斷的去掃描節點，這樣我們就可以寫出如下的程式碼：

    // 第三個引數, 引數表
    Node* args_node = node = node->getNext();
    std::vector<Type*> type_vec;   // 型別列表
    std::vector<std::string> arg_name; // 引數名列表
    if (args_node->getChild() != NULL) {
        for (Node* pC = args_node->getChild(); 
             pC != NULL; pC = pC->getNext() ) 
        {
            Node* pSec = pC->getChild()->getNext();
            Type* t = context->FindType(pSec);
            type_vec.push_back(t);
            arg_name.push_back(pSec->getNext()->getStr());  
        }
    }

其實有了前三個引數，我們就可以構建LLVM中的函式聲明瞭，這樣是不用寫函式體程式碼的。
LLVM裡很多物件都有這個特點，函式可以只宣告函式頭，解析完函式體後再將其填回去。結構體也一樣，可以先宣告符號，回頭再向裡填入型別資訊。這些特性都是方便生成宣告的實現，並且在多遍掃描的實現中也會顯得很靈活。

我們下面來宣告這個函式：

    // 先合成一個函式
    FunctionType *FT = FunctionType::get(ret_type, type_vec, 
        /*not vararg*/false);

    Module* M = context->getModule();
    Function *F = Function::Create(FT, Function::ExternalLinkage, 
        function_name, M);

這裡，我們使用了函式型別，這也是派生自Type的其中一個類，函式型別也可以getPointerTo來獲取函式指標型別。
另外，如果構建函式時，添加了Function::ExternalLinkage引數，就相當於C語言的extern關鍵字，確定這個函式要匯出符號。這樣，你寫的函式就能夠被外部連結，或者作為外部函式的宣告使用。

函式的特殊問題

接下來我們要建立函式的程式碼塊，但這部分程式碼實際上和上面的不是在同一個函式中實現的，應該說，他們不是在一趟掃描中。
我們知道，如果要讓一個函式內的程式碼塊能夠呼叫在任意位置宣告的函式，那麼我們就必須對所有函式都先處理剛才講過的前三個引數，這樣函式的宣告就有了，在之後的正式掃描中，才有瞭如下的程式碼塊生成部分：

    // 第四個引數, 程式碼塊
    node = node->getNext();
    BasicBlock* bb = context->createBlock(F); // 建立新的Block

    // 特殊處理引數表, 這個地方特別坑，你必須給每個函式的引數
    // 手動AllocaInst開空間，再用StoreInst存一遍才行，否則一Load就報錯
    // context->MacroMake(args_node->getChild());
    if (args_node->getChild() != NULL) {
        context->MacroMake(args_node);
        int i = 0;
        for (auto arg = F->arg_begin(); i != arg_name.size(); ++arg, ++i) {
            arg->setName(arg_name[i]);
            Value* argumentValue = arg;
            ValueSymbolTable* st = bb->getValueSymbolTable();
            Value* v = st->lookup(arg_name[i]);
            new StoreInst(argumentValue, v, false, bb);
        }
    }
    context->MacroMake(node);

    // 處理塊結尾
    bb = context->getNowBlock();
    if (bb->getTerminator() == NULL)
        ReturnInst::Create(*(context->getContext()), bb);
    return F;

這個地方問題非常多，我先保留一個懸念，在接下來程式碼塊和變數儲存與載入的講解中，我會再次提到這個部分的特殊處理。