PostgreSQL 11に搭載されるJITコンパイラ機能を動かしてみる

PostgreSQL 11から、JIT機能が追加されました。

The PostgreSQL Global Development Group announces that the first beta release of PostgreSQL 11 is now available for down...

PostgreSQL、高層化を実現するLLVMベースのJIT機能を導入開始

ここ数日のコミットで、PostgreSQLにLLVMを使ったJIT機能を取り込むためのコードが追加された(Github.comなど)。追加されたコードは全体の初期段階にあり、今後、関連したコードが随時追加されていくものと見られる。

あまり理解できていないのですが、どんな感じで動くのか、まずは触ってみたいと思います。

導入と動作確認にあたり、以下の資料を参考にさせていただきました。

https://www.sraoss.co.jp/tech-blog/wp-content/uploads/2018/07/pg11_report-6.pdf

また、llvmについては参考リンクのページに事前に目を通しておくと、どんな事をしているのかイメージしやすいと思います。llvmのtutorialは、ざっと目を通しておくと良いかもしれません。

インストール
1. llvmのインストール
2. PostgreSQL11beta2のインストール
JITに関連するGUCs
JITを動かしてみる
JIT機能を少し追ってみる
参考リンク

インストール

試してみた環境は以下です。

Mac OS X mac High Sierra 10.13.5
iMac (27-inch Late 2012) Intel Core i5 3.2GHz

llvmのインストール

PostgreSQLは、JITの実装としてデフォルトでLLVMを使用するようになっているようです。私の環境は、Homebrewを使用していますので、LLVMを以下のようにしてインストールします。

1	$ brew install --with-toolchain llvm

参考 src/backend/jit/jit.c

PostgreSQL11beta2のインストール

自作のpgenv2^[1]https://github.com/moritoru81/pgenv2でサクッとインストールします。

まず、configureオプションで--with-llvmを追加します。

1	$ echo "--with-llvm" \| pgenv configure -e

続いて11beta2をインストールします。

$ CC="$(brew --prefix llvm)/bin/clang" \

CXX="$(brew --prefix llvm)/bin/clang++" \

CLANG="$(brew --prefix llvm)/bin/clang" \

LLVM_CONFIG="$(brew --prefix llvm)/bin/llvm-config" \

pgenv install -f -v -d 11beta2

11beta2をデフォルト使用にします。

$ pgenv global 11beta2

$ psql -V

psql (PostgreSQL) 11beta2

JITに関連するGUCs

PostgreSQL 11のソースツリーにあるsrc/backend/jit/READMEを参照すると、以下のGUCがjitの動作に関係してくるようです。テストで動作確認したい場合、以下のパラメータに小さなコスト値を設定することで、JITを発動しやすくできます。

jit	jitの有効または無効化。デフォルト`ON`（利用可能な場合）
jit_above_cost	jitコンパイル適用のコスト閾値。デフォルト`100000`
jit_optimize_above_cost	jitコンパイルされたプログラムを最適化するコスト閾値。デフォルト`500000`。
jit_inline_above_cost	jitコンパイルされたプログラムの関数や演算をインライン化するコスト閾値。デフォルト`500000`。

参考 https://www.postgresql.org/docs/11/static/runtime-config-query.html

SET jit TO on;

SET jit_above_cost TO 10;

SET jit_optimize_above_cost TO 10;

SET jit_inline_above_cost TO 10;

参考

JITを動かしてみる

JITが活きてくるのは、CPUバウンドかつ長時間実行されるような処理、とドキュメントでも説明されています。そうでない場合は、JITコンパイルのオーバヘッドの方が大きくなってしまいます。

まずはJITが動くかクエリを実行してみます。GUCでJITが有効になるよう設定して、適当なクエリを実行してみます。演算式や関数が含まれるクエリが良いでしょう。

SET jit TO on;

SET jit_above_cost TO 10;

SET jit_optimize_above_cost TO 10;

SET jit_inline_above_cost TO 10;

DROP TABLE IF EXISTS t1;

CREATE TABLE t1 (id int PRIMARY KEY, message text);

INSERT INTO t1 SELECT i, md5(i::text) FROM generate_series(1,10000) AS i;

explain analyze SELECT id, substring(message from 2 for 5) as msg FROM t1 WHERE id % 3 = 0;

上記のクエリを実行してみます。explainすると、JIT…という記述があるのが分かります。

$ psql -a -d postgres -f jit-test.sql

SET jit TO on;

SET

SET jit_above_cost TO 10;

SET

SET jit_optimize_above_cost TO 10;

SET

SET jit_inline_above_cost TO 10;

SET

DROP TABLE IF EXISTS t1;

DROP TABLE

CREATE TABLE t1 (id int PRIMARY KEY, message text);

CREATE TABLE

INSERT INTO t1 SELECT i, md5(i::text) FROM generate_series(1,10000) AS i;

INSERT 0 10000

explain analyze SELECT id, substring(message from 2 for 5) as msg FROM t1 WHERE id % 3 = 0;

QUERY PLAN

-----------------------------------------------------------------------------------------------------

Seq Scan on t1 (cost=0.00..244.15 rows=53 width=36) (actual time=41.886..43.290 rows=3333 loops=1)

Filter: ((id % 3) = 0)

Rows Removed by Filter: 6667

Planning Time: 0.156 ms

JIT:

Functions: 4

Generation Time: 0.747 ms

Inlining: true

Inlining Time: 8.330 ms

Optimization: true

Optimization Time: 22.257 ms

Emission Time: 11.185 ms

Execution Time: 44.248 ms

(13 rows)

次は、JITコンパイルの効果が出ているのがわかるように、もう少し複雑なクエリを実行してみます。（実行するクエリは、参考資料と同様、実際には大容量のデータの入ったテーブルを準備するのでなく、実行時にタプルを生成するようにしています）

$ psql -a -d postgres -f jit-test2.sql 
SET jit_above_cost TO 0;
SET
SET jit_optimize_above_cost TO 0;
SET
SET jit_inline_above_cost TO 0;
SET
CREATE OR REPLACE FUNCTION bigtable() RETURNS SETOF bigint ROWS 100000000
LANGUAGE sql AS $$
SELECT i from generate_series(1, 100000000::bigint) AS i;
$$;
CREATE FUNCTION
------------- Test1 -------------
-- JIT off
SET jit TO off;
SET
explain analyze
SELECT i + 1
FROM bigtable() AS i;
QUERY PLAN                                                               
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Function Scan on bigtable i  (cost=0.25..1250000.25 rows=100000000 width=8) (actual time=30235.864..44473.956 rows=100000000 loops=1)
Planning Time: 0.112 ms
Execution Time: 49630.957 ms
(3 rows)
-- JIT on
SET jit TO on;
SET
explain analyze
SELECT i + 1
FROM bigtable() AS i;
QUERY PLAN                                                               
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Function Scan on bigtable i  (cost=0.25..1250000.25 rows=100000000 width=8) (actual time=29792.983..42322.049 rows=100000000 loops=1)
Planning Time: 0.040 ms
JIT:
Functions: 2
Generation Time: 0.414 ms
Inlining: true
Inlining Time: 7.773 ms
Optimization: true
Optimization Time: 10.477 ms
Emission Time: 5.095 ms
Execution Time: 47463.748 ms
(11 rows)
------------- Test2 -------------
-- JIT off
SET jit TO off;
SET
explain analyze
SELECT i, random() * pi() * exp(i % 2) + log(i % 100 + random() + 1) + sqrt(round(log(i % 100 + 50)))
FROM bigtable() AS i;
QUERY PLAN                                                               
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Function Scan on bigtable i  (cost=0.25..6000000.25 rows=100000000 width=16) (actual time=29855.820..63744.774 rows=100000000 loops=1)
Planning Time: 0.055 ms
Execution Time: 68899.182 ms
(3 rows)
-- JIT on
SET jit TO on;
SET
explain analyze
SELECT i, random() * pi() * exp(i % 2) + log(i % 100 + random() + 1) + sqrt(round(log(i % 100 + 50)))
FROM bigtable() AS i;
QUERY PLAN                                                               
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Function Scan on bigtable i  (cost=0.25..6000000.25 rows=100000000 width=16) (actual time=29844.647..55540.690 rows=100000000 loops=1)
Planning Time: 0.049 ms
JIT:
Functions: 2
Generation Time: 0.685 ms
Inlining: true
Inlining Time: 5.877 ms
Optimization: true
Optimization Time: 25.856 ms
Emission Time: 24.207 ms
Execution Time: 60690.048 ms
(11 rows)
------------- Test3 -------------
-- JIT off
SET jit TO off;
SET
explain analyze
SELECT (i % 3) AS G, sum(random() * pi() * exp(i % 2) + log(i % 100 + random() + 1) + sqrt(round(log(i % 100 + 50))))
FROM bigtable() AS i
WHERE i % 3 = 0
GROUP BY G;
QUERY PLAN                                                                
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
GroupAggregate  (cost=0.25..1528752.75 rows=200 width=16) (actual time=54172.701..54172.701 rows=1 loops=1)
Group Key: (i % '3'::bigint)
->  Function Scan on bigtable i  (cost=0.25..1501250.25 rows=500000 width=16) (actual time=29738.813..43309.330 rows=33333333 loops=1)
Filter: ((i % '3'::bigint) = 0)
Rows Removed by Filter: 66666667
Planning Time: 1.470 ms
Execution Time: 54232.246 ms
(7 rows)
-- JIT on
SET jit TO on;
SET
explain analyze
SELECT (i % 3) AS G, sum(random() * pi() * exp(i % 2) + log(i % 100 + random() + 1) + sqrt(round(log(i % 100 + 50))))
FROM bigtable() AS i
WHERE i % 3 = 0
GROUP BY G;
QUERY PLAN                                                                
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
GroupAggregate  (cost=0.25..1528752.75 rows=200 width=16) (actual time=48123.079..48123.079 rows=1 loops=1)
Group Key: (i % '3'::bigint)
->  Function Scan on bigtable i  (cost=0.25..1501250.25 rows=500000 width=16) (actual time=30027.104..41229.939 rows=33333333 loops=1)
Filter: ((i % '3'::bigint) = 0)
Rows Removed by Filter: 66666667
Planning Time: 0.089 ms
JIT:
Functions: 11
Generation Time: 1.914 ms
Inlining: true
Inlining Time: 12.941 ms
Optimization: true
Optimization Time: 67.625 ms
Emission Time: 44.255 ms
Execution Time: 48204.660 ms
(15 rows)

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

$ psql -a -d postgres -f jit-test2.sql

SET jit_above_cost TO 0;

SET

SET jit_optimize_above_cost TO 0;

SET

SET jit_inline_above_cost TO 0;

SET

CREATE OR REPLACE FUNCTION bigtable() RETURNS SETOF bigint ROWS 100000000

LANGUAGE sql AS $$

SELECT i from generate_series(1, 100000000::bigint) AS i;

$$;

CREATE FUNCTION

------------- Test1 -------------

-- JIT off

SET jit TO off;

SET

explain analyze

SELECT i + 1

FROM bigtable() AS i;

QUERY PLAN

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Function Scan on bigtable i (cost=0.25..1250000.25 rows=100000000 width=8) (actual time=30235.864..44473.956 rows=100000000 loops=1)

Planning Time: 0.112 ms

Execution Time: 49630.957 ms

(3 rows)

-- JIT on

SET jit TO on;

SET

explain analyze

SELECT i + 1

FROM bigtable() AS i;

QUERY PLAN

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Function Scan on bigtable i (cost=0.25..1250000.25 rows=100000000 width=8) (actual time=29792.983..42322.049 rows=100000000 loops=1)

Planning Time: 0.040 ms

JIT:

Functions: 2

Generation Time: 0.414 ms

Inlining: true

Inlining Time: 7.773 ms

Optimization: true

Optimization Time: 10.477 ms

Emission Time: 5.095 ms

Execution Time: 47463.748 ms

(11 rows)

------------- Test2 -------------

-- JIT off

SET jit TO off;

SET

explain analyze

SELECT i, random() * pi() * exp(i % 2) + log(i % 100 + random() + 1) + sqrt(round(log(i % 100 + 50)))

FROM bigtable() AS i;

QUERY PLAN

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Function Scan on bigtable i (cost=0.25..6000000.25 rows=100000000 width=16) (actual time=29855.820..63744.774 rows=100000000 loops=1)

Planning Time: 0.055 ms

Execution Time: 68899.182 ms

(3 rows)

-- JIT on

SET jit TO on;

SET

explain analyze

SELECT i, random() * pi() * exp(i % 2) + log(i % 100 + random() + 1) + sqrt(round(log(i % 100 + 50)))

FROM bigtable() AS i;

QUERY PLAN

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Function Scan on bigtable i (cost=0.25..6000000.25 rows=100000000 width=16) (actual time=29844.647..55540.690 rows=100000000 loops=1)

Planning Time: 0.049 ms

JIT:

Functions: 2

Generation Time: 0.685 ms

Inlining: true

Inlining Time: 5.877 ms

Optimization: true

Optimization Time: 25.856 ms

Emission Time: 24.207 ms

Execution Time: 60690.048 ms

(11 rows)

------------- Test3 -------------

-- JIT off

SET jit TO off;

SET

explain analyze

SELECT (i % 3) AS G, sum(random() * pi() * exp(i % 2) + log(i % 100 + random() + 1) + sqrt(round(log(i % 100 + 50))))

FROM bigtable() AS i

WHERE i % 3 = 0

GROUP BY G;

QUERY PLAN

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

GroupAggregate (cost=0.25..1528752.75 rows=200 width=16) (actual time=54172.701..54172.701 rows=1 loops=1)

Group Key: (i % '3'::bigint)

-> Function Scan on bigtable i (cost=0.25..1501250.25 rows=500000 width=16) (actual time=29738.813..43309.330 rows=33333333 loops=1)

Filter: ((i % '3'::bigint) = 0)

Rows Removed by Filter: 66666667

Planning Time: 1.470 ms

Execution Time: 54232.246 ms

(7 rows)

-- JIT on

SET jit TO on;

SET

explain analyze

SELECT (i % 3) AS G, sum(random() * pi() * exp(i % 2) + log(i % 100 + random() + 1) + sqrt(round(log(i % 100 + 50))))

FROM bigtable() AS i

WHERE i % 3 = 0

GROUP BY G;

QUERY PLAN

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

GroupAggregate (cost=0.25..1528752.75 rows=200 width=16) (actual time=48123.079..48123.079 rows=1 loops=1)

Group Key: (i % '3'::bigint)

-> Function Scan on bigtable i (cost=0.25..1501250.25 rows=500000 width=16) (actual time=30027.104..41229.939 rows=33333333 loops=1)

Filter: ((i % '3'::bigint) = 0)

Rows Removed by Filter: 66666667

Planning Time: 0.089 ms

JIT:

Functions: 11

Generation Time: 1.914 ms

Inlining: true

Inlining Time: 12.941 ms

Optimization: true

Optimization Time: 67.625 ms

Emission Time: 44.255 ms

Execution Time: 48204.660 ms

(15 rows)

私の環境では、結果は以下のようでした（本来は、複数回の計測を行ないばらつきを考慮すべきですが、以下では簡単のため省略しています）

Test	クエリ	Execution Time (msec)
Test	クエリ	JIT OFF	JIT ON
1	SELECT i + 1 FROM bigtable() AS i;	49630.957	47463.748
2	SELECT i, random() * pi() * exp(i % 2) + log(i % 100 + random() + 1) + sqrt(round(log(i % 100 + 50))) FROM bigtable() AS i;	68899.182	60690.048
3	SELECT (i % 3) AS G, sum(random() * pi() * exp(i % 2) + log(i % 100 + random() + 1) + sqrt(round(log(i % 100 + 50)))) FROM bigtable() AS i WHERE i % 3 = 0 GROUP BY G;	54232.246	48204.660

Test1は、単純な加算処理ですが、演算対象の行数が多いためか、JITがONの場合には多少の改善が見られました。

Test2・3では、関数と演算を組み合わせてみましたが、数秒程度の改善が見られました。

厳密なベンチではないので適正な評価はできませんが、どのようなケースでJITが有効か、ざっと雰囲気は掴めたような気がします。

JIT機能を少し追ってみる

『PostgreSQLのJITは、どのような仕組みなのだろうか？』、ざっと雰囲気が掴めたら、次は内部を知りたくなってきます。あまり深いところまで追いきれていませんが、入り口部分を覗いて見ました。

JITプロバイダ

PostgreSQLでは、JIT機能のデフォルト実装はLLVMとなっているが、他のJIT実装も可能なよう設計されている（といっても、私はLLVM以外であまり知りません。。）。

参考 src/backend/jit/jit.c

変数jit_providerで指定される動的ライブラリをロードし、実装ごとの_PG_jit_provider_init関数内でJitProviderCallbacks構造体オブジェクトの関数ポインタに実装ごとの関数のアドレスが登録される。デフォルト実装はLLVMであるが、LLVMの場合はllvmjit.cに_PG_jit_provider_init定義がある。

参考 src/backend/jit/llvm/llvmjit.c

JITプロバイダの初期化は、SQL関数を呼ぶことによって明示的に初期化することもできる。以下を実行すると、backendプロセスで、jit_providerで指定される動的モジュールをロードすることができる。

$ psql

psql (11beta2)

Type "help" for help.

postgres=# set client_min_messages to DEBUG1;

SET

postgres=# select pg_jit_available();

DEBUG: probing availability of JIT provider at /Users/guests/workspace/github/pgenv2/versions/11beta2/lib/postgresql/llvmjit.so

DEBUG: successfully loaded JIT provider in current session

pg_jit_available

------------------

(1 row)

pg_jit_available関数の呼び出し前後で、lldbで動的ライブラリの適当なシンボルが見えるか確認してみる。以下は、LLVMCreateBuilder関数が見えるかbackendプロセスにアタッチして調べた例である。pg_jit_available関数からprovider_init関数が呼ばれ、llvmjit.soがロードされたことがわかる。

(lldb) image lookup -r -n LLVMCreateBuilder

# provider_init()呼び出し前は、シンボル見つからず

(lldb) image lookup -r -n LLVMCreateBuilder

2 matches found in /Users/guests/workspace/github/pgenv2/versions/11beta2/lib/postgresql/llvmjit.so:

Address: llvmjit.so[0x0000000000ad3a78] (llvmjit.so.__TEXT.__text + 11347560)

Summary: llvmjit.so`LLVMCreateBuilder Address: llvmjit.so[0x0000000000ad3a3c] (llvmjit.so.__TEXT.__text + 11347500)

Summary: llvmjit.so`LLVMCreateBuilderInContext

JITの対象

PostgreSQLでは、JIT機能はbackendプロセスで動作し、JITコンパイルの対象は以下となっている。

expression evaluation
1. WHERE句、ターゲットリスト、集約、射影などの式評価
tuple deforming
1. ディスク上のタプル表現のインメモリ表現への変換

参考 https://www.postgresql.org/docs/11/static/jit-reason.html#JIT-ACCELERATED-OPERATIONS

JIT Contextと生成されるコード

以降はLLVMを前提で記述する。

JITコンパイルのエントリーポイントは、jit_compile_expr関数である。

１.expression evaluationでは、LLVM IRでevalexpr_<module_generation>_<counter>という関数が生成される。module_generationは、LLVMモジュールの生成数（名前はpg）、counterはオブジェクトの出力回数であり、これらの変数はLLVMJitContext構造体で定義されている。

参考 src/backend/jit/llvm/llvmjit_expr.c

2. tuple deformingでは、LLVM IRでdeform_<module_generation>_<counter>という関数が生成される。

参考 src/backend/jit/llvm/llvmjit_deform.c

LLVMJitContextは、plan実行時に作成され、トランザクションの終わりで解放される。

参考 src/backend/executor/execMain.c

1、2で生成されるLLVM IRをみるには、jit_dump_bitcodeパラメータをonにすればよい。パラメータをonにして、JITが働くクエリを実行すると、pgdata下に.bcファイルが生成される。.llで人が読める形式に変換するにはllvm-disを実行する。

試しに以下のようなクエリを実行してみる。

postgres=# set jit_dump_bitcode to on;

SET

postgres=# select abs(-100);

abs

-----

100

(1 row)

私の実行した環境では、以下のファイルが生成された。

90645.14.bc
90645.14.optimized.bc

optimizedは最適化されたビットコードである。90645.14.bcをllvm-disでテキストとして読めるLLVM IR形式に変換してみた結果が以下である。

最初の%で始まる定義は、型定義である。LLVM IRでは、%で始まる名前はローカル識別子、@で始まる名前はグローバル識別子を示している^[2]https://llvm.org/docs/LangRef.html#identifiers。

$ llvm-dis 90645.14.bc
$ cat 90645.14.ll
; ModuleID = '90645.14.bc'
source_filename = "pg"
target datalayout = "e-m:o-i64:64-f80:128-n8:16:32:64-S128"
target triple = "x86_64-apple-macosx10.13.0"
%struct.ExprState = type { %struct.Node, i8, i8, i64, %struct.TupleTableSlot*, %struct.ExprEvalStep*, i64 (%struct.ExprState*, %struct.ExprContext*, i8*)*, %struct.Expr*, i8*, i32, i32, %struct.PlanState*, %struct.ParamListInfoData*, i64*, i8*, i64*, i8* }
%struct.Node = type { i32 }
%struct.TupleTableSlot = type { i32, i8, i8, i8, i8, %struct.HeapTupleData*, %struct.tupleDesc*, %struct.MemoryContextData*, i32, i32, i64*, i8*, %struct.MinimalTupleData*, %struct.HeapTupleData, i32, i8 }
%struct.tupleDesc = type { i32, i32, i32, i8, i32, %struct.tupleConstr*, [0 x %struct.FormData_pg_attribute] }
%struct.tupleConstr = type { %struct.attrDefault*, %struct.constrCheck*, %struct.attrMissing*, i16, i16, i8 }
%struct.attrDefault = type { i16, i8* }
%struct.constrCheck = type { i8*, i8*, i8, i8 }
%struct.attrMissing = type opaque
%struct.FormData_pg_attribute = type { i32, %struct.nameData, i32, i32, i16, i16, i32, i32, i32, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i32, i32 }
%struct.nameData = type { [64 x i8] }
%struct.MemoryContextData = type { i32, i8, i8, %struct.MemoryContextMethods*, %struct.MemoryContextData*, %struct.MemoryContextData*, %struct.MemoryContextData*, %struct.MemoryContextData*, i8*, i8*, %struct.MemoryContextCallback* }
%struct.MemoryContextMethods = type { i8* (%struct.MemoryContextData*, i64)*, void (%struct.MemoryContextData*, i8*)*, i8* (%struct.MemoryContextData*, i8*, i64)*, void (%struct.MemoryContextData*)*, void (%struct.MemoryContextData*)*, i64 (%struct.MemoryContextData*, i8*)*, i1 (%struct.MemoryContextData*)*, void (%struct.MemoryContextData*, void (%struct.MemoryContextData*, i8*, i8*)*, i8*, %struct.MemoryContextCounters*)* }
%struct.MemoryContextCounters = type { i64, i64, i64, i64 }
%struct.MemoryContextCallback = type { void (i8*)*, i8*, %struct.MemoryContextCallback* }
%struct.MinimalTupleData = type { i32, [6 x i8], i16, i16, i8, [0 x i8] }
%struct.HeapTupleData = type { i32, %struct.ItemPointerData, i32, %struct.HeapTupleHeaderData* }
%struct.ItemPointerData = type { %struct.BlockIdData, i16 }
%struct.BlockIdData = type { i16, i16 }
%struct.HeapTupleHeaderData = type { %union.anon, %struct.ItemPointerData, i16, i16, i8, [0 x i8] }
%union.anon = type { %struct.HeapTupleFields }
%struct.HeapTupleFields = type { i32, i32, %union.anon.0 }
%union.anon.0 = type { i32 }
%struct.ExprEvalStep = type { i64, i64*, i8*, %union.anon.1 }
%union.anon.1 = type { %struct.anon.25 }
%struct.anon.25 = type { i64*, i8*, i32, i32, %struct.FmgrInfo*, %struct.FunctionCallInfoData* }
%struct.FmgrInfo = type { {}*, i32, i16, i8, i8, i8, i8*, %struct.MemoryContextData*, %struct.Node* }
%struct.FunctionCallInfoData = type { %struct.FmgrInfo*, %struct.Node*, %struct.Node*, i32, i8, i16, [100 x i64], [100 x i8] }
%struct.Expr = type { i32 }
%struct.PlanState = type { i32, %struct.Plan*, %struct.EState*, %struct.TupleTableSlot* (%struct.PlanState*)*, %struct.TupleTableSlot* (%struct.PlanState*)*, %struct.Instrumentation*, %struct.WorkerInstrumentation*, %struct.ExprState*, %struct.PlanState*, %struct.PlanState*, %struct.List*, %struct.List*, %struct.Bitmapset*, %struct.TupleTableSlot*, %struct.ExprContext*, %struct.ProjectionInfo*, %struct.tupleDesc* }
%struct.Plan = type { i32, double, double, double, i32, i8, i8, i32, %struct.List*, %struct.List*, %struct.Plan*, %struct.Plan*, %struct.List*, %struct.Bitmapset*, %struct.Bitmapset* }
%struct.EState = type { i32, i32, %struct.SnapshotData*, %struct.SnapshotData*, %struct.List*, %struct.PlannedStmt*, i8*, %struct.JunkFilter*, i32, %struct.ResultRelInfo*, i32, %struct.ResultRelInfo*, %struct.ResultRelInfo*, i32, %struct.List*, %struct.List*, %struct.TupleTableSlot*, %struct.TupleTableSlot*, %struct.TupleTableSlot*, %struct.ParamListInfoData*, %struct.ParamExecData*, %struct.QueryEnvironment*, %struct.MemoryContextData*, %struct.List*, %struct.List*, i64, i32, i32, i32, i8, %struct.List*, %struct.List*, %struct.List*, %struct.ExprContext*, %struct.HeapTupleData**, i8*, i8*, i8, %struct.dsa_area*, i32, %struct.JitContext* }
%struct.SnapshotData = type { i1 (%struct.HeapTupleData*, %struct.SnapshotData*, i32)*, i32, i32, i32*, i32, i32*, i32, i8, i8, i8, i32, i32, i32, i32, %struct.pairingheap_node, i64, i64 }
%struct.pairingheap_node = type { %struct.pairingheap_node*, %struct.pairingheap_node*, %struct.pairingheap_node* }
%struct.PlannedStmt = type { i32, i32, i64, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i32, %struct.Plan*, %struct.List*, %struct.List*, %struct.List*, %struct.List*, %struct.List*, %struct.Bitmapset*, %struct.List*, %struct.List*, %struct.List*, %struct.List*, %struct.Node*, i32, i32 }
%struct.JunkFilter = type { i32, %struct.List*, %struct.tupleDesc*, i16*, %struct.TupleTableSlot*, i16 }
%struct.ResultRelInfo = type { i32, i32, %struct.RelationData*, i32, %struct.RelationData**, %struct.IndexInfo**, %struct.TriggerDesc*, %struct.FmgrInfo*, %struct.ExprState**, %struct.Instrumentation*, %struct.FdwRoutine*, i8*, i8, %struct.List*, %struct.List*, %struct.ExprState**, %struct.JunkFilter*, %struct.List*, %struct.ProjectionInfo*, %struct.List*, %struct.OnConflictSetState*, %struct.List*, %struct.ExprState*, %struct.RelationData*, i8 }
%struct.IndexInfo = type { i32, i32, i32, [32 x i16], %struct.List*, %struct.List*, %struct.List*, %struct.ExprState*, i32*, i32*, i16*, i32*, i32*, i16*, i8, i8, i8, i8, i32, i32, i8*, %struct.MemoryContextData* }
%struct.TriggerDesc = type { %struct.Trigger*, i32, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8 }
%struct.Trigger = type { i32, i8*, i32, i16, i8, i8, i32, i32, i32, i8, i8, i16, i16, i16*, i8**, i8*, i8*, i8* }
%struct.FdwRoutine = type opaque
%struct.OnConflictSetState = type { i32, %struct.ProjectionInfo*, %struct.tupleDesc*, %struct.ExprState* }
%struct.RelationData = type opaque
%struct.ParamExecData = type { i8*, i64, i8 }
%struct.QueryEnvironment = type opaque
%struct.dsa_area = type opaque
%struct.JitContext = type opaque
%struct.Instrumentation = type { i8, i8, i8, %struct.timespec, %struct.timespec, double, double, %struct.BufferUsage, double, double, double, double, double, double, double, %struct.BufferUsage }
%struct.timespec = type { i64, i64 }
%struct.BufferUsage = type { i64, i64, i64, i64, i64, i64, i64, i64, i64, i64, %struct.timespec, %struct.timespec }
%struct.WorkerInstrumentation = type { i32, [0 x %struct.Instrumentation] }
%struct.List = type { i32, i32, %struct.ListCell*, %struct.ListCell* }
%struct.ListCell = type { %union.anon.4, %struct.ListCell* }
%union.anon.4 = type { i8* }
%struct.Bitmapset = type { i32, [0 x i32] }
%struct.ProjectionInfo = type { i32, %struct.ExprState, %struct.ExprContext* }
%struct.ParamListInfoData = type { %struct.ParamExternData* (%struct.ParamListInfoData*, i32, i1, %struct.ParamExternData*)*, i8*, void (%struct.ParamListInfoData*, %struct.Param*, %struct.ExprState*, i64*, i8*)*, i8*, void (%struct.ParseState*, i8*)*, i8*, i32, [0 x %struct.ParamExternData] }
%struct.ParamExternData = type { i64, i8, i16, i32 }
%struct.Param = type { %struct.Expr, i32, i32, i32, i32, i32, i32 }
%struct.ParseState = type opaque
%struct.ExprContext = type { i32, %struct.TupleTableSlot*, %struct.TupleTableSlot*, %struct.TupleTableSlot*, %struct.MemoryContextData*, %struct.MemoryContextData*, %struct.ParamExecData*, %struct.ParamListInfoData*, i64*, i8*, i64, i8, i64, i8, %struct.EState*, %struct.ExprContext_CB* }
%struct.ExprContext_CB = type { %struct.ExprContext_CB*, void (i64)*, i64 }
; Function Attrs: norecurse nounwind ssp uwtable
define i64 @evalexpr_14_0(%struct.ExprState*, %struct.ExprContext*, i1*) #0 {
entry:
%v.state.resvalue = getelementptr inbounds %struct.ExprState, %struct.ExprState* %0, i32 0, i32 3
%v.state.resnull = getelementptr inbounds %struct.ExprState, %struct.ExprState* %0, i32 0, i32 2
%3 = getelementptr inbounds %struct.ExprContext, %struct.ExprContext* %1, i32 0, i32 1
%v_scanslot = load %struct.TupleTableSlot*, %struct.TupleTableSlot** %3
%4 = getelementptr inbounds %struct.ExprContext, %struct.ExprContext* %1, i32 0, i32 2
%v_innerslot = load %struct.TupleTableSlot*, %struct.TupleTableSlot** %4
%5 = getelementptr inbounds %struct.ExprContext, %struct.ExprContext* %1, i32 0, i32 3
%v_outerslot = load %struct.TupleTableSlot*, %struct.TupleTableSlot** %5
%6 = getelementptr inbounds %struct.ExprState, %struct.ExprState* %0, i32 0, i32 4
%v_resultslot = load %struct.TupleTableSlot*, %struct.TupleTableSlot** %6
%7 = getelementptr inbounds %struct.TupleTableSlot, %struct.TupleTableSlot* %v_scanslot, i32 0, i32 10
%v_scanvalues = load i64*, i64** %7
%8 = getelementptr inbounds %struct.TupleTableSlot, %struct.TupleTableSlot* %v_scanslot, i32 0, i32 11
%v_scannulls = load i8*, i8** %8
%9 = getelementptr inbounds %struct.TupleTableSlot, %struct.TupleTableSlot* %v_innerslot, i32 0, i32 10
%v_innervalues = load i64*, i64** %9
%10 = getelementptr inbounds %struct.TupleTableSlot, %struct.TupleTableSlot* %v_innerslot, i32 0, i32 11
%v_innernulls = load i8*, i8** %10
%11 = getelementptr inbounds %struct.TupleTableSlot, %struct.TupleTableSlot* %v_outerslot, i32 0, i32 10
%v_outervalues = load i64*, i64** %11
%12 = getelementptr inbounds %struct.TupleTableSlot, %struct.TupleTableSlot* %v_outerslot, i32 0, i32 11
%v_outernulls = load i8*, i8** %12
%13 = getelementptr inbounds %struct.TupleTableSlot, %struct.TupleTableSlot* %v_resultslot, i32 0, i32 10
%v_resultvalues = load i64*, i64** %13
%14 = getelementptr inbounds %struct.TupleTableSlot, %struct.TupleTableSlot* %v_resultslot, i32 0, i32 11
%v_resultnulls = load i8*, i8** %14
%15 = getelementptr inbounds %struct.ExprContext, %struct.ExprContext* %1, i32 0, i32 8
%v.econtext.aggvalues = load i64*, i64** %15
%16 = getelementptr inbounds %struct.ExprContext, %struct.ExprContext* %1, i32 0, i32 9
%v.econtext.aggnulls = load i8*, i8** %16
br label %b.op.0.start
b.op.0.start:                                     ; preds = %entry
store i64 100, i64* inttoptr (i64 140524024251152 to i64*)
store i8 0, i8* inttoptr (i64 140524024251149 to i8*)
br label %b.op.1.start
b.op.1.start:                                     ; preds = %b.op.0.start
%17 = load i64, i64* %v.state.resvalue
%18 = load i8, i8* %v.state.resnull
%19 = getelementptr i64, i64* %v_resultvalues, i32 0
%20 = getelementptr i8, i8* %v_resultnulls, i32 0
store i64 %17, i64* %19
store i8 %18, i8* %20
br label %b.op.2.start
b.op.2.start:                                     ; preds = %b.op.1.start
%21 = load i64, i64* %v.state.resvalue
%22 = load i8, i8* %v.state.resnull
%23 = trunc i8 %22 to i1
store i1 %23, i1* %2
ret i64 %21
}
attributes #0 = { norecurse nounwind ssp uwtable "correctly-rounded-divide-sqrt-fp-math"="false" "disable-tail-calls"="false" "less-precise-fpmad"="false" "no-frame-pointer-elim"="true" "no-frame-pointer-elim-non-leaf" "no-infs-fp-math"="false" "no-jump-tables"="false" "no-nans-fp-math"="false" "no-signed-zeros-fp-math"="false" "no-trapping-math"="false" "stack-protector-buffer-size"="8" "target-cpu"="penryn" "target-features"="+cx16,+fxsr,+mmx,+sahf,+sse,+sse2,+sse3,+sse4.1,+ssse3,+x87" "unsafe-fp-math"="false" "use-soft-float"="false" }

100

101

102

103

104

105

106

107

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121

122

123

124

125

126

127

$ llvm-dis 90645.14.bc

$ cat 90645.14.ll

; ModuleID = '90645.14.bc'

source_filename = "pg"

target datalayout = "e-m:o-i64:64-f80:128-n8:16:32:64-S128"

target triple = "x86_64-apple-macosx10.13.0"

%struct.ExprState = type { %struct.Node, i8, i8, i64, %struct.TupleTableSlot*, %struct.ExprEvalStep*, i64 (%struct.ExprState*, %struct.ExprContext*, i8*)*, %struct.Expr*, i8*, i32, i32, %struct.PlanState*, %struct.ParamListInfoData*, i64*, i8*, i64*, i8* }

%struct.Node = type { i32 }

%struct.TupleTableSlot = type { i32, i8, i8, i8, i8, %struct.HeapTupleData*, %struct.tupleDesc*, %struct.MemoryContextData*, i32, i32, i64*, i8*, %struct.MinimalTupleData*, %struct.HeapTupleData, i32, i8 }

%struct.tupleDesc = type { i32, i32, i32, i8, i32, %struct.tupleConstr*, [0 x %struct.FormData_pg_attribute] }

%struct.tupleConstr = type { %struct.attrDefault*, %struct.constrCheck*, %struct.attrMissing*, i16, i16, i8 }

%struct.attrDefault = type { i16, i8* }

%struct.constrCheck = type { i8*, i8*, i8, i8 }

%struct.attrMissing = type opaque

%struct.FormData_pg_attribute = type { i32, %struct.nameData, i32, i32, i16, i16, i32, i32, i32, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i32, i32 }

%struct.nameData = type { [64 x i8] }

%struct.MemoryContextData = type { i32, i8, i8, %struct.MemoryContextMethods*, %struct.MemoryContextData*, %struct.MemoryContextData*, %struct.MemoryContextData*, %struct.MemoryContextData*, i8*, i8*, %struct.MemoryContextCallback* }

%struct.MemoryContextMethods = type { i8* (%struct.MemoryContextData*, i64)*, void (%struct.MemoryContextData*, i8*)*, i8* (%struct.MemoryContextData*, i8*, i64)*, void (%struct.MemoryContextData*)*, void (%struct.MemoryContextData*)*, i64 (%struct.MemoryContextData*, i8*)*, i1 (%struct.MemoryContextData*)*, void (%struct.MemoryContextData*, void (%struct.MemoryContextData*, i8*, i8*)*, i8*, %struct.MemoryContextCounters*)* }

%struct.MemoryContextCounters = type { i64, i64, i64, i64 }

%struct.MemoryContextCallback = type { void (i8*)*, i8*, %struct.MemoryContextCallback* }

%struct.MinimalTupleData = type { i32, [6 x i8], i16, i16, i8, [0 x i8] }

%struct.HeapTupleData = type { i32, %struct.ItemPointerData, i32, %struct.HeapTupleHeaderData* }

%struct.ItemPointerData = type { %struct.BlockIdData, i16 }

%struct.BlockIdData = type { i16, i16 }

%struct.HeapTupleHeaderData = type { %union.anon, %struct.ItemPointerData, i16, i16, i8, [0 x i8] }

%union.anon = type { %struct.HeapTupleFields }

%struct.HeapTupleFields = type { i32, i32, %union.anon.0 }

%union.anon.0 = type { i32 }

%struct.ExprEvalStep = type { i64, i64*, i8*, %union.anon.1 }

%union.anon.1 = type { %struct.anon.25 }

%struct.anon.25 = type { i64*, i8*, i32, i32, %struct.FmgrInfo*, %struct.FunctionCallInfoData* }

%struct.FmgrInfo = type { {}*, i32, i16, i8, i8, i8, i8*, %struct.MemoryContextData*, %struct.Node* }

%struct.FunctionCallInfoData = type { %struct.FmgrInfo*, %struct.Node*, %struct.Node*, i32, i8, i16, [100 x i64], [100 x i8] }

%struct.Expr = type { i32 }

%struct.PlanState = type { i32, %struct.Plan*, %struct.EState*, %struct.TupleTableSlot* (%struct.PlanState*)*, %struct.TupleTableSlot* (%struct.PlanState*)*, %struct.Instrumentation*, %struct.WorkerInstrumentation*, %struct.ExprState*, %struct.PlanState*, %struct.PlanState*, %struct.List*, %struct.List*, %struct.Bitmapset*, %struct.TupleTableSlot*, %struct.ExprContext*, %struct.ProjectionInfo*, %struct.tupleDesc* }

%struct.Plan = type { i32, double, double, double, i32, i8, i8, i32, %struct.List*, %struct.List*, %struct.Plan*, %struct.Plan*, %struct.List*, %struct.Bitmapset*, %struct.Bitmapset* }

%struct.EState = type { i32, i32, %struct.SnapshotData*, %struct.SnapshotData*, %struct.List*, %struct.PlannedStmt*, i8*, %struct.JunkFilter*, i32, %struct.ResultRelInfo*, i32, %struct.ResultRelInfo*, %struct.ResultRelInfo*, i32, %struct.List*, %struct.List*, %struct.TupleTableSlot*, %struct.TupleTableSlot*, %struct.TupleTableSlot*, %struct.ParamListInfoData*, %struct.ParamExecData*, %struct.QueryEnvironment*, %struct.MemoryContextData*, %struct.List*, %struct.List*, i64, i32, i32, i32, i8, %struct.List*, %struct.List*, %struct.List*, %struct.ExprContext*, %struct.HeapTupleData**, i8*, i8*, i8, %struct.dsa_area*, i32, %struct.JitContext* }

%struct.SnapshotData = type { i1 (%struct.HeapTupleData*, %struct.SnapshotData*, i32)*, i32, i32, i32*, i32, i32*, i32, i8, i8, i8, i32, i32, i32, i32, %struct.pairingheap_node, i64, i64 }

%struct.pairingheap_node = type { %struct.pairingheap_node*, %struct.pairingheap_node*, %struct.pairingheap_node* }

%struct.PlannedStmt = type { i32, i32, i64, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i32, %struct.Plan*, %struct.List*, %struct.List*, %struct.List*, %struct.List*, %struct.List*, %struct.Bitmapset*, %struct.List*, %struct.List*, %struct.List*, %struct.List*, %struct.Node*, i32, i32 }

%struct.JunkFilter = type { i32, %struct.List*, %struct.tupleDesc*, i16*, %struct.TupleTableSlot*, i16 }

%struct.ResultRelInfo = type { i32, i32, %struct.RelationData*, i32, %struct.RelationData**, %struct.IndexInfo**, %struct.TriggerDesc*, %struct.FmgrInfo*, %struct.ExprState**, %struct.Instrumentation*, %struct.FdwRoutine*, i8*, i8, %struct.List*, %struct.List*, %struct.ExprState**, %struct.JunkFilter*, %struct.List*, %struct.ProjectionInfo*, %struct.List*, %struct.OnConflictSetState*, %struct.List*, %struct.ExprState*, %struct.RelationData*, i8 }

%struct.IndexInfo = type { i32, i32, i32, [32 x i16], %struct.List*, %struct.List*, %struct.List*, %struct.ExprState*, i32*, i32*, i16*, i32*, i32*, i16*, i8, i8, i8, i8, i32, i32, i8*, %struct.MemoryContextData* }

%struct.TriggerDesc = type { %struct.Trigger*, i32, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8 }

%struct.Trigger = type { i32, i8*, i32, i16, i8, i8, i32, i32, i32, i8, i8, i16, i16, i16*, i8**, i8*, i8*, i8* }

%struct.FdwRoutine = type opaque

%struct.OnConflictSetState = type { i32, %struct.ProjectionInfo*, %struct.tupleDesc*, %struct.ExprState* }

%struct.RelationData = type opaque

%struct.ParamExecData = type { i8*, i64, i8 }

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%struct.Instrumentation = type { i8, i8, i8, %struct.timespec, %struct.timespec, double, double, %struct.BufferUsage, double, double, double, double, double, double, double, %struct.BufferUsage }

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%struct.BufferUsage = type { i64, i64, i64, i64, i64, i64, i64, i64, i64, i64, %struct.timespec, %struct.timespec }

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%struct.List = type { i32, i32, %struct.ListCell*, %struct.ListCell* }

%struct.ListCell = type { %union.anon.4, %struct.ListCell* }

%union.anon.4 = type { i8* }

%struct.Bitmapset = type { i32, [0 x i32] }

%struct.ProjectionInfo = type { i32, %struct.ExprState, %struct.ExprContext* }

%struct.ParamListInfoData = type { %struct.ParamExternData* (%struct.ParamListInfoData*, i32, i1, %struct.ParamExternData*)*, i8*, void (%struct.ParamListInfoData*, %struct.Param*, %struct.ExprState*, i64*, i8*)*, i8*, void (%struct.ParseState*, i8*)*, i8*, i32, [0 x %struct.ParamExternData] }

%struct.ParamExternData = type { i64, i8, i16, i32 }

%struct.Param = type { %struct.Expr, i32, i32, i32, i32, i32, i32 }

%struct.ParseState = type opaque

%struct.ExprContext = type { i32, %struct.TupleTableSlot*, %struct.TupleTableSlot*, %struct.TupleTableSlot*, %struct.MemoryContextData*, %struct.MemoryContextData*, %struct.ParamExecData*, %struct.ParamListInfoData*, i64*, i8*, i64, i8, i64, i8, %struct.EState*, %struct.ExprContext_CB* }

%struct.ExprContext_CB = type { %struct.ExprContext_CB*, void (i64)*, i64 }

; Function Attrs: norecurse nounwind ssp uwtable

define i64 @evalexpr_14_0(%struct.ExprState*, %struct.ExprContext*, i1*) #0 {

entry:

%v.state.resvalue = getelementptr inbounds %struct.ExprState, %struct.ExprState* %0, i32 0, i32 3

%v.state.resnull = getelementptr inbounds %struct.ExprState, %struct.ExprState* %0, i32 0, i32 2

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%v_scanslot = load %struct.TupleTableSlot*, %struct.TupleTableSlot** %3

%4 = getelementptr inbounds %struct.ExprContext, %struct.ExprContext* %1, i32 0, i32 2

%v_innerslot = load %struct.TupleTableSlot*, %struct.TupleTableSlot** %4

%5 = getelementptr inbounds %struct.ExprContext, %struct.ExprContext* %1, i32 0, i32 3

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%v_outervalues = load i64*, i64** %11

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%14 = getelementptr inbounds %struct.TupleTableSlot, %struct.TupleTableSlot* %v_resultslot, i32 0, i32 11

%v_resultnulls = load i8*, i8** %14

%15 = getelementptr inbounds %struct.ExprContext, %struct.ExprContext* %1, i32 0, i32 8

%v.econtext.aggvalues = load i64*, i64** %15

%16 = getelementptr inbounds %struct.ExprContext, %struct.ExprContext* %1, i32 0, i32 9

%v.econtext.aggnulls = load i8*, i8** %16

br label %b.op.0.start

b.op.0.start: ; preds = %entry

store i64 100, i64* inttoptr (i64 140524024251152 to i64*)

store i8 0, i8* inttoptr (i64 140524024251149 to i8*)

br label %b.op.1.start

b.op.1.start: ; preds = %b.op.0.start

%17 = load i64, i64* %v.state.resvalue

%18 = load i8, i8* %v.state.resnull

%19 = getelementptr i64, i64* %v_resultvalues, i32 0

%20 = getelementptr i8, i8* %v_resultnulls, i32 0

store i64 %17, i64* %19

store i8 %18, i8* %20

br label %b.op.2.start

b.op.2.start: ; preds = %b.op.1.start

%21 = load i64, i64* %v.state.resvalue

%22 = load i8, i8* %v.state.resnull

%23 = trunc i8 %22 to i1

store i1 %23, i1* %2

ret i64 %21

}

attributes #0 = { norecurse nounwind ssp uwtable "correctly-rounded-divide-sqrt-fp-math"="false" "disable-tail-calls"="false" "less-precise-fpmad"="false" "no-frame-pointer-elim"="true" "no-frame-pointer-elim-non-leaf" "no-infs-fp-math"="false" "no-jump-tables"="false" "no-nans-fp-math"="false" "no-signed-zeros-fp-math"="false" "no-trapping-math"="false" "stack-protector-buffer-size"="8" "target-cpu"="penryn" "target-features"="+cx16,+fxsr,+mmx,+sahf,+sse,+sse2,+sse3,+sse4.1,+ssse3,+x87" "unsafe-fp-math"="false" "use-soft-float"="false" }

71行目付近に関数定義があり、evalexpr_xx_xという名前になっていることがわかる。

LLVM IRを生成しているllvm_compile_expr関数をみると、LLVMのIRの構造に沿って、コード作成されていくことがわかる。

LLVMModuleCreateWithNameでModuleを作成し、LLVMAddFunctionでModuleにFunctionを追加し、LLVMAppendBasicBlockでBasicBlockを追加、BuilderでInstructionの構築・・・といった感じである。

参考リンク

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脚注[+]

脚注
↑1	https://github.com/moritoru81/pgenv2
↑2	https://llvm.org/docs/LangRef.html#identifiers