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使用 LLVM Clang库开发C++语言工具

bigegpt 2024-08-07 17:36 9 浏览

Clang为编写需要程序语法和语义信息的工具提供了基础设施。主要提供了三种方式来使用Clang库

LibClang

是你要使用的接口。只有当你有充分的理由不使用 LibClang 时才考虑其他接口。

使用 LibClang 的典型例子：

  • Xcode
  • Clang Python 绑定

请使用 LibClang 的场景：

  • 想从 C++ 以外的其他语言与 clang 对接
  • 需要一个稳定的接口，并注意向后兼容
  • 想要强大的高级抽象，比如用游标迭代AST，而不想学习Clang的AST的所有细节。

请不要使用LibClang的场景：

想完全控制Clang的AST

LibClang使用示例

使用LibClang的python绑定，pip install libclang

# test.py

import os
import sys
import clang.cindex
from clang.cindex import Config, TypeKind, CursorKind, Index

def traverse_argument(node, arg):
    pass

def traverse_node(node, depth):
    if node.location.file:
        (path, filename) = os.path.split(node.location.file.name)
        if sys.argv[1] == filename:
            try:
                # CursorKind.CONSTRUCTOR excluded: references there are often stored, so not o_ or io_
                if node.kind in [CursorKind.FUNCTION_DECL, CursorKind.CXX_METHOD]:
                    for arg in node.get_arguments():
                        traverse_argument(node, arg)
                kind = str(node.kind)
                print("%s%s %s (%s)" % ("|   " * depth, kind, node.spelling, node.location.line))
            except:
                return
    for n in node.get_children():
        traverse_node(n, depth + 1)


def main():
    index = clang.cindex.Index.create()
    # 指定编译参数
    compile_args = []
    file = sys.argv[1]
    parser = index.parse(sys.argv[1], args=compile_args)
    cursor = parser.cursor
    # 实现同上
    traverse_node(cursor, 0)
    pass


if __name__ == "__main__":
    main()

// test.cpp
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>

using namespace std;
namespace Print{
    class Print{
    public:
        int print(std::string text){
            std::cout << text << std::endl;
            return 0;
        }

    };

    int print(std::vector<string> texts){
        for(auto text : texts){
            std::cout << text << std::endl;
        }
        return 0;
    }
}

int main() {

    std::vector<std::string> vts = {"Hello World", "nihao"};
    Print::print(vts);
    Print::Print prt;
    std::string text = {"Hello World"};
    prt.print(text);
    return 0;
}

执行python test.py test.cpp

|   CursorKind.USING_DIRECTIVE  (7)
|   |   CursorKind.NAMESPACE_REF std (7)
|   CursorKind.NAMESPACE Print (8)
|   |   CursorKind.CLASS_DECL Print (9)
|   |   |   CursorKind.CXX_ACCESS_SPEC_DECL  (10)
|   |   |   CursorKind.CXX_METHOD print (11)
|   |   |   |   CursorKind.PARM_DECL text (11)
|   |   |   |   |   CursorKind.NAMESPACE_REF std (11)
|   |   |   |   |   CursorKind.TYPE_REF std::string (11)
|   |   |   |   CursorKind.COMPOUND_STMT  (11)
|   |   |   |   |   CursorKind.CALL_EXPR operator<< (12)
|   |   |   |   |   |   CursorKind.CALL_EXPR operator<< (12)
|   |   |   |   |   |   |   CursorKind.DECL_REF_EXPR cout (12)
|   |   |   |   |   |   |   |   CursorKind.NAMESPACE_REF std (12)
|   |   |   |   |   |   |   CursorKind.UNEXPOSED_EXPR operator<< (12)
|   |   |   |   |   |   |   |   CursorKind.DECL_REF_EXPR operator<< (12)
|   |   |   |   |   |   |   CursorKind.UNEXPOSED_EXPR text (12)
|   |   |   |   |   |   |   |   CursorKind.DECL_REF_EXPR text (12)
|   |   |   |   |   |   CursorKind.UNEXPOSED_EXPR operator<< (12)
|   |   |   |   |   |   |   CursorKind.DECL_REF_EXPR operator<< (12)
|   |   |   |   |   |   CursorKind.UNEXPOSED_EXPR endl (12)
|   |   |   |   |   |   |   CursorKind.DECL_REF_EXPR endl (12)
|   |   |   |   |   |   |   |   CursorKind.NAMESPACE_REF std (12)
|   |   |   |   |   CursorKind.RETURN_STMT  (13)
|   |   |   |   |   |   CursorKind.INTEGER_LITERAL  (13)
|   |   CursorKind.FUNCTION_DECL print (18)
|   |   |   CursorKind.PARM_DECL texts (18)
|   |   |   |   CursorKind.NAMESPACE_REF std (18)
|   |   |   |   CursorKind.TEMPLATE_REF vector (18)
|   |   |   |   CursorKind.TYPE_REF std::string (18)
|   |   |   CursorKind.COMPOUND_STMT  (18)
|   |   |   |   CursorKind.CXX_FOR_RANGE_STMT  (19)
|   |   |   |   |   CursorKind.VAR_DECL text (19)
|   |   |   |   |   |   CursorKind.CALL_EXPR basic_string (19)
|   |   |   |   |   |   |   CursorKind.UNEXPOSED_EXPR operator* (19)
|   |   |   |   |   |   |   |   CursorKind.CALL_EXPR operator* (19)
|   |   |   |   |   |   |   |   |   CursorKind.UNEXPOSED_EXPR __begin1 (19)
|   |   |   |   |   |   |   |   |   |   CursorKind.DECL_REF_EXPR __begin1 (19)
|   |   |   |   |   |   |   |   |   CursorKind.UNEXPOSED_EXPR operator* (19)
|   |   |   |   |   |   |   |   |   |   CursorKind.DECL_REF_EXPR operator* (19)
|   |   |   |   |   CursorKind.DECL_REF_EXPR texts (19)
|   |   |   |   |   CursorKind.COMPOUND_STMT  (19)
|   |   |   |   |   |   CursorKind.CALL_EXPR operator<< (20)
|   |   |   |   |   |   |   CursorKind.CALL_EXPR operator<< (20)
|   |   |   |   |   |   |   |   CursorKind.DECL_REF_EXPR cout (20)
|   |   |   |   |   |   |   |   |   CursorKind.NAMESPACE_REF std (20)
|   |   |   |   |   |   |   |   CursorKind.UNEXPOSED_EXPR operator<< (20)
|   |   |   |   |   |   |   |   |   CursorKind.DECL_REF_EXPR operator<< (20)
|   |   |   |   |   |   |   |   CursorKind.UNEXPOSED_EXPR text (20)
|   |   |   |   |   |   |   |   |   CursorKind.DECL_REF_EXPR text (20)
|   |   |   |   |   |   |   CursorKind.UNEXPOSED_EXPR operator<< (20)
|   |   |   |   |   |   |   |   CursorKind.DECL_REF_EXPR operator<< (20)
|   |   |   |   |   |   |   CursorKind.UNEXPOSED_EXPR endl (20)
|   |   |   |   |   |   |   |   CursorKind.DECL_REF_EXPR endl (20)
|   |   |   |   |   |   |   |   |   CursorKind.NAMESPACE_REF std (20)
|   |   |   |   CursorKind.RETURN_STMT  (22)
|   |   |   |   |   CursorKind.INTEGER_LITERAL  (22)
|   CursorKind.FUNCTION_DECL main (27)
|   |   CursorKind.COMPOUND_STMT  (27)
|   |   |   CursorKind.DECL_STMT  (29)
|   |   |   |   CursorKind.VAR_DECL vts (29)
|   |   |   |   |   CursorKind.NAMESPACE_REF std (29)
|   |   |   |   |   CursorKind.TEMPLATE_REF vector (29)
|   |   |   |   |   CursorKind.NAMESPACE_REF std (29)
|   |   |   |   |   CursorKind.TYPE_REF std::string (29)
|   |   |   |   |   CursorKind.UNEXPOSED_EXPR  (29)
|   |   |   |   |   |   CursorKind.CALL_EXPR vector (29)
|   |   |   |   |   |   |   CursorKind.UNEXPOSED_EXPR  (29)
|   |   |   |   |   |   |   |   CursorKind.UNEXPOSED_EXPR  (29)
|   |   |   |   |   |   |   |   |   CursorKind.UNEXPOSED_EXPR  (29)
|   |   |   |   |   |   |   |   |   |   CursorKind.INIT_LIST_EXPR  (29)
|   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   CursorKind.STRING_LITERAL "Hello World" (29)
|   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   CursorKind.STRING_LITERAL "nihao" (29)
|   |   |   CursorKind.UNEXPOSED_EXPR  (30)
|   |   |   |   CursorKind.CALL_EXPR print (30)
|   |   |   |   |   CursorKind.UNEXPOSED_EXPR print (30)
|   |   |   |   |   |   CursorKind.DECL_REF_EXPR print (30)
|   |   |   |   |   |   |   CursorKind.NAMESPACE_REF Print (30)
|   |   |   |   |   CursorKind.UNEXPOSED_EXPR  (30)
|   |   |   |   |   |   CursorKind.CALL_EXPR vector (30)
|   |   |   |   |   |   |   CursorKind.UNEXPOSED_EXPR vts (30)
|   |   |   |   |   |   |   |   CursorKind.DECL_REF_EXPR vts (30)
|   |   |   CursorKind.DECL_STMT  (31)
|   |   |   |   CursorKind.VAR_DECL prt (31)
|   |   |   |   |   CursorKind.NAMESPACE_REF Print (31)
|   |   |   |   |   CursorKind.TYPE_REF class Print::Print (31)
|   |   |   |   |   CursorKind.CALL_EXPR Print (31)
|   |   |   CursorKind.DECL_STMT  (32)
|   |   |   |   CursorKind.VAR_DECL text (32)
|   |   |   |   |   CursorKind.NAMESPACE_REF std (32)
|   |   |   |   |   CursorKind.TYPE_REF std::string (32)
|   |   |   |   |   CursorKind.CALL_EXPR basic_string (32)
|   |   |   |   |   |   CursorKind.UNEXPOSED_EXPR  (32)
|   |   |   |   |   |   |   CursorKind.STRING_LITERAL "Hello World" (32)
|   |   |   CursorKind.UNEXPOSED_EXPR  (33)
|   |   |   |   CursorKind.CALL_EXPR print (33)
|   |   |   |   |   CursorKind.MEMBER_REF_EXPR print (33)
|   |   |   |   |   |   CursorKind.DECL_REF_EXPR prt (33)
|   |   |   |   |   CursorKind.UNEXPOSED_EXPR  (33)
|   |   |   |   |   |   CursorKind.CALL_EXPR basic_string (33)
|   |   |   |   |   |   |   CursorKind.UNEXPOSED_EXPR text (33)
|   |   |   |   |   |   |   |   CursorKind.DECL_REF_EXPR text (33)
|   |   |   CursorKind.RETURN_STMT  (34)
|   |   |   |   CursorKind.INTEGER_LITERAL  (34)

Clang Plugins

Clang插件允许你在AST上运行额外的动作作为编译的一部分。插件是动态库，在运行时由编译器加载，它们很容易集成到你的编译环境中。

使用Clang插件的典型例子：

  • 为你的项目提供特殊的lint-style警告或错误
  • 从单一的编译步骤中创建额外的构建工件

使用Clang Plugins的场景：

  • 需要你的工具在任何依赖性改变时重新运行
  • 希望你的工具能够生成或破坏一个构建
  • 需要对Clang AST的完全控制

请不要使用Clang插件的场景：

  • 想在你的构建环境之外运行工具
  • 希望完全控制Clang的设置，包括内存中虚拟文件的映射
  • 需要在你的项目中运行一个特定的文件子集，这个子集不一定与任何会触发重建的变化有关

LibTooling

LibTooling是一个C++接口，旨在编写独立的工具，以及集成到运行clang工具的服务中。

使用LibTooling的典型例子：

  • 一个简单的语法检查器
  • 重构工具

使用LibTooling的场景：

  • 想在单个文件或特定的文件子集上运行工具，独立于构建系统之外
  • 希望完全控制 Clang AST
  • 想与 Clang Plugins 共享代码

请不要使用 LibTooling的场景：

  • 想作为依赖关系变化所引发的构建的一部分来运行
  • 希望有一个稳定的接口，这样你就不需要在 AST API 发生变化时修改你的代码了
  • 希望有高水平的抽象，如游标和代码自动完成。
  • 不想用C++编写你的工具

LibTooling 使用示例

下载源码，解压

https://github.com/llvm/llvm-project/releases


进入源码目录，创建build目录并进入，执行cmake命令

cmake -DLLVM_ENABLE_PROJECTS=clang -G "Visual Studio 16 2019" -A x64 -Thost=x64 ..\llvm



找到clang-check工具，基于此文件进行修改，并编译此工具


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