? LLVM IR 소개

LLVM IR(Intermediate Representation)은 LLVM 프로젝트의 핵심 요소로, 다양한 언어와 아키텍처를 연결하는 가상 중간 언어입니다. 내부 표현으로 사용되지만, 사람이 직접 작성하거나 기계가 생성할 수 있으며, 새로운 언어 개발에도 활용됩니다. 

1. LLVM 툴체인 필요함

LLVM IR을 다루려면 LLVM 툴체인이 필요합니다.
- clang : C/C++ 등의 소스를 IR로 변환
- llc : IR을 특정 아키텍처의 어셈블리로 변환
- opt : IR 최적화 패스 적용
- llvm-link : 여러 IR 모듈을 하나로 통합 

참고: 일반적으로 Clang을 설치하면 LLVM 툴체인 전체가 함께 설치됩니다. 

2. 여러 어셈블리를 통합할 수 있는 가상 중간 언어

LLVM IR은 흔히 “portable 어셈블리 language”라고 불립니다.
- CPU 아키텍처에 종속되지 않고, x86, ARM, RISC-V 등 다양한 백엔드로 변환 가능
- 여러 언어(frontend)에서 생성된 IR을 하나로 합쳐 최적화 후 기계어로 변환할 수 있음
- 여러 어셈블리를 통합하는 중간 단계 역할을 수행 

3. 사람이 직접 LLVM IR 작성 가능

LLVM IR은 사람이 직접 작성할 수 있습니다. 예를 들어, 두 수를 더하는 함수는 다음과 같이 표현됩니다:

define i32 @add(i32 %a, i32 %b) {
entry:
  %sum = add i32 %a, %b
  ret i32 %sum
}

4. 기계로 LLVM IR 작성 가능

보통은 사람이 직접 작성하기보다 컴파일러(frontend)가 IR을 자동으로 생성합니다.
- 예: clang -S -emit-llvm add.c -o add.ll
- 이렇게 하면 C 코드가 IR로 변환되어, 이후 최적화와 코드 생성에 활용됩니다. 

5. 신규 프로그래밍 언어 개발에 활용

LLVM IR은 새로운 언어를 만들 때도 사용됩니다.
- 언어 제작자는 문법과 파서를 구현한 뒤, 기계어 대신 IR을 출력하도록 설계
- LLVM이 IR을 다양한 아키텍처용 코드로 변환
- Rust, Swift, Julia 같은 언어들이 LLVM 기반으로 만들어졌습니다. 

6. OOP도 이론적으로 가능

LLVM IR은 함수, 구조체, 타입 시스템 등을 표현할 수 있어 객체지향 프로그래밍(OOP) 개념도 이론적으로 구현 가능합니다.
- 클래스와 메서드는 구조체와 함수 포인터로 모델링 가능
- 가상 함수 테이블(vtable) 같은 패턴도 IR로 표현 가능
- IR 자체는 저수준 중간 표현이므로, OOP는 언어 설계자가 IR 위에 추상화를 얹어 구현하는 방식입니다. 

📌 정리

• LLVM IR은 LLVM 툴체인을 통해 다루는 가상 중간 언어다.
  
• 여러 언어와 아키텍처를 연결하며, 사람이 직접 작성하거나 컴파일러가 생성할 수 있다.
  
• Clang 설치 시 LLVM 툴체인도 함께 설치된다.
  
• 새로운 언어 개발에도 활용되며, OOP 같은 고수준 개념도 표현 가능하다.
  

🔗 공식 튜토리얼

LLVM IR을 학습하려면 LLVM 공식 튜토리얼을 참고할 수 있습니다: LLVM Tutorial: Kaleidoscope

이 글은 LLM으로 생산한 글입니다.