编译器：LLVM、Clang、GCC

短命女 2022-03-12 09:30 514阅读 0赞

# **LLVM** #

**      **是Low Level Virtual Machine的简称。这个库提供了与编译器相关的支持，能够进行程序语言的编译期优化、链接优化、在线编译优化、代码生成。可以作为多种语言编译器的后台来使用。

# **Clang** #

**     **是一个C++编写的基于LLVM、发布于LLVM BSD许可证下的C／C++／Object-C／Object-C++ 编译器。

Clang：是一个C、C++、Objective-C和Objective-C++编程语言的编译器前端。它采用了底层虚拟机(LLVM)作为其后端。它的目标是提供一个GNU编译器套装(GCC)的替代品。作者是克里斯·拉特纳(Chris Lattner)，在苹果公司的赞助支持下进行开发，而源代码授权是使用类BSD的伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校开源码许可。Clang主要由C++编写。

Clang项目包括Clang前端和Clang静态分析器等。这个软件项目在2005年由苹果电脑发起，是LLVM(Low Level Virtual Machine)编译器工具集的前端(front-end)，目的是输出代码对应的抽象语法树(Abstract Syntax Tree, AST)，并将代码编译成LLVM Bitcode。接着在后端(back-end)使用LLVM编译成平台相关的机器语言。

Clang本身性能优异，其生成的AST所耗用掉的内存仅仅是GCC的20%左右。2014年1月发行的FreeBSD10.0版将Clang/LLVM作为默认编译器。

# **GCC**：  #

GCC：GNU(Gnu's Not Unix)编译器套装(GNU Compiler Collection，GCC)，指一套编程语言编译器，以GPL及LGPL许可证所发行的自由软件，也是GNU项目的关键部分，也是GNU工具链的主要组成部分之一。GCC(特别是其中的C语言编译器)也常被认为是跨平台编译器的事实标准。1985年由理查德·马修·斯托曼开始发展，现在由自由软件基金会负责维护工作。GCC原本用C开发，后来因为LLVM、Clang的崛起，它更快地将开发语言转换为C++。

GCC支持的语言：原名为GNU C语言编译器(GNU C Compiler)，因为它原本只能处理C语言。GCC在发布后很快地得到扩展，变得可处理C++。之后也变得可处理Fortran、Pascal、Objective-C、Java、Ada，Go与其他语言。

许多操作系统，包括许多类Unix系统，如Linux及BSD家族都采用GCC作为标准编译器。苹果电脑预装的Mac OS X操作系统也采用这个编译器。

GCC目前由世界各地不同的数个程序员小组维护。它是移植到最多中央处理器架构以及最多操作系统的编译器。由于GCC已成为GNU系统的官方编译器(包括GNU/Linux家族)，它也成为编译与创建其他操作系统的主要编译器，包括BSD家族、Mac OS X、NeXTSTEP与BeOS。

GCC通常是跨平台软件的编译器首选。有别于一般局限于特定系统与运行环境的编译器，GCC在所有平台上都使用同一个前端处理程序，产生一样的中介码，因此此中介码在各个其他平台上使用GCC编译，有很大的机会可得到正确无误的输出程序。

GCC支持的主要处理器架构：ARM、x86、x86-64、MIPS、PowerPC等。

GCC结构：GCC的外部接口长得像一个标准的Unix编译器。用户在命令行下键入gcc之程序名，以及一些命令参数，以便决定每个输入文件使用的个别语言编译器，并为输出代码使用适合此硬件平台的汇编语言编译器，并且选择性地运行连接器以制造可执行的程序。每个语言编译器都是独立程序，此程序可处理输入的源代码，并输出汇编语言码。全部的语言编译器都拥有共通的中介架构：一个前端解析匹配此语言的源代码，并产生一抽象语法树，以及一翻译此语法树成为GCC的寄存器转换语言的后端。编译器最优化与静态代码解析技术在此阶段应用于代码上。最后，适用于此硬件架构的汇编语言代码以杰克·戴维森与克里斯·弗雷泽发明的算法产出。

## 有了GCC在前为何还有Clang的出现？ ##

原因如下：Apple使用LLVM在不支持全部OpenGL特性的GPU（Intel低端显卡）上生成代码JIT，令程序仍然能正常运行。之后LLVM与GCC的集成过程发生了一些不快，GCC系统庞大儿笨重，而Apple大量使用的Object-C在GCC中优先级很低。此外GCC作为一个纯粹的编译系统，与IDE配合很差。加上许可证方面的要求，Apple无法使用修改版GCC而闭源。于是Apple决定从0开始写C family的前端，也就是基于LLVM的Clang了。

Clang采用的license是BSD，而GCC是GPLv3。

它们使用的宏不同：

(1)、GCC定义的宏包括：

__GNUC__
    __GNUC_MINOR__
    __GNUC_PATCHLEVEL__
    __GNUG__

(2)、Clang除了支持GCC定义的宏之外还定义了：

__clang__
    __clang_major__
    __clang_minor__
    __clang_patchlevel__

# **Clang的特性：** #

1、快：通过编译OSX上几乎包含了所有C头文件的carbon.h的测试，包括预处理（Pregrocess）、语法（lex）、解析（parse），语义分析（semantic Analysis），抽象语法树生成（Abstract syntax Tree）的时间,Clang是Apple GCC 4.0的2.5x快。

2、内存占用小：Clang内存占用是源码的130%，AppleGCC则超过10x。

3、诊断信息可读性强：Clang中错误的语法不但有源码提示，还会在错误的调用和相关上下文有～～～～和^提示，GCC看不懂。

4、设计清晰简单，容易理解，易于扩展增强。学习容易。

5、基于库的模块化设计，易于IDE集成及其他用途的重用。由于历史原因，GCC是一个单一的可执行程序编译器，其内部完成预处理到代码生成的全部过程，中间诸多信息都无法被其他程序重用。Clang将编译过程分成彼此分离的几个阶段，AST信息可序列化。通过库的支持，程序能够获取到AST级别的信息，将大大增强对代码的操控能力。对于IDE而已，代码补全、重构是重要的功能，然而如果没有底层的支持，只使用tags分析或者正则表达式匹配很难达成。

# **当然GCC也有优势：** #

1、支持JAVA／ADA／Fortran

2、GCC支持平台多

3、GCC更流行，广泛使用，支持完备

4、GCC基于C，不需要C++编译器就可以编译

相信介绍到这里大家能够对 Clang 和 LLVM 有所了解了。除去 Clang 之外，LLVM 还被用在 Gallium3D 中进行 JIT 优化，Xorg 中的 pixman 也有考虑使用 LLVM 来优化执行速度，[llvm-lua][]使用 LLVM 来编译 Lua 代码，[gpuocelot][]使用 LLVM 可以令 CUDA 程序无需重新编译即可运行在多核 X86CPU、IBM Cell、支持 OpenCL 的设备之上...

LLVM是编译器的工具链的集合，Clang是使用LLVM的编译器，Clang必须调用连接器LLDB来产生可执行文件。

**GCC支持的主要处理器架构**：ARM、x86、x86-64、MIPS、PowerPC等。

# 哪个好？ #

我个人感觉 Apple 在开源界口碑较差（也许是我的错觉？），不过 Apple 也为开源界贡献了不少，Webkit，OpenCL（虽说只是个标准），Clang。我最为佩服的是虽然出身于命令行之上的 Unix 族系统，但有魄力写出自成体系的图形栈，其图形界面优美而人性化，可谓也为开源界贡献了自己的精神与思想。对于 Clang 这个很有潜力的项目，我希望其 C++ 支持（尤其是 template 支持）能够早日完善。因为 GCC 在 template 出错时的诊断信息如同小说一般...

[https://linuxtoy.org/archives/llvm-and-clang.html][https_linuxtoy.org_archives_llvm-and-clang.html]  
[https://www.cnblogs.com/qoakzmxncb/archive/2013/04/18/3029105.html][https_www.cnblogs.com_qoakzmxncb_archive_2013_04_18_3029105.html]

[https://blog.csdn.net/fengbingchun/article/details/79252110][https_blog.csdn.net_fengbingchun_article_details_79252110]

[llvm-lua]: https://link.jianshu.com?t=http://code.google.com/p/llvm-lua/
[gpuocelot]: https://link.jianshu.com?t=http://code.google.com/p/gpuocelot/wiki/LLVM
[https_linuxtoy.org_archives_llvm-and-clang.html]: https://linuxtoy.org/archives/llvm-and-clang.html
[https_www.cnblogs.com_qoakzmxncb_archive_2013_04_18_3029105.html]: https://www.cnblogs.com/qoakzmxncb/archive/2013/04/18/3029105.html
[https_blog.csdn.net_fengbingchun_article_details_79252110]: https://blog.csdn.net/fengbingchun/article/details/79252110