LLVM 與 Clang 介紹 — LinuxTOY

LLVM 是 Low Level Virtual Machine
的簡稱，這個庫提供了與編譯器相關的支持，能夠進行程序語言的編譯期優化、鏈接優化、在線編譯優化、代碼生成。簡而言之，可以作為多種語言編譯器的后臺來使用。如果這樣還比較抽象的話，介紹下 Clang 就知道了：Clang 是一個 C++ 編寫、基于 LLVM、發布于 LLVM BSD 許可證下的
C/C++/Objective C/Objective C++ 編譯器，其目標（之一）就是超越 GCC。 ?

Clang 開發事出有因，Wiki 介紹如下：

Apple 使用 LLVM 在不支持全部 OpenGL 特性的 GPU (Intel 低端顯卡) 上生成代碼 (JIT)，令程序仍然能夠正常運行。之后 LLVM 與 GCC 的集成過程引發了一些不快，GCC 系統龐大而笨重，而 Apple 大量使用的 Objective-C 在 GCC 中優先級很低。此外 GCC 作為一個純粹的編譯系統，與 IDE 配合很差。加之許可證方面的要求，Apple 無法使用修改版的 GCC 而閉源。于是 Apple 決定從零開始寫 C family 的前端，也就是基于 LLVM 的 Clang 了。

Clang 的特性：

1. 快：通過編譯 OS X 上幾乎包含了所有 C 頭文件的 carbon.h 的測試，包括預處理 (Preprocess)，語法 (lex)，解析 (parse)，語義分析 (Semantic Analysis)，抽象語法樹生成 (Abstract Syntax Tree) 的時間，Clang 是 Apple GCC 4.0 的 2.5x 快。(2007-7-25)
2. 內存占用?。篊lang 內存占用是源碼的 130%，Apple GCC 則超過 10x。
3. 診斷信息可讀性強：我不會排版，推薦去 網站 觀看。其中錯誤的語法不但有源碼提示，還會在錯誤的調用和相關上下文的下方有~~~~~和^的提示，相比之下 GCC 的提示很天書。
4. GCC 兼容性。
5. 設計清晰簡單，容易理解，易于擴展增強。與代碼基礎古老的 GCC 相比，學習曲線平緩。
6. 基于庫的模塊化設計，易于 IDE 集成及其他用途的重用。由于歷史原因，GCC 是一個單一的可執行程序編譯器，其內部完成了從預處理到最后代碼生成的全部過程，中間諸多信息都無法被其他程序重用。Clang 將編譯過程分成彼此分離的幾個階段，AST 信息可序列化。通過庫的支持，程序能夠獲取到 AST 級別的信息，將大大增強對于代碼的操控能力。對于 IDE 而言，代碼補全、重構是重要的功能，然而如果沒有底層的支持，只使用 tags 分析或是正則表達式匹配是很難達成的。

當然，GCC 也有其優勢：

• 支持 JAVA/ADA/FORTRAN
• 當前的 Clang 的 C++ 支持落后于 GCC，參見
  http://clang.llvm.org/cxx_status.html 。（近日 Clang 已經可以自編譯，見
  http://www.phoronix.com/scan.php?page=news_item&px=Nzk2Mw ）
• GCC 支持更多平臺
• GCC 更流行，廣泛使用，支持完備
• GCC 基于 C，不需要 C++ 編譯器即可編譯

相信介紹到這里大家能夠對 Clang 和 LLVM 有所了解了。除去 Clang 之外，LLVM
還被用在 Gallium3D 中進行 JIT 優化，Xorg 中的 pixman 也有考慮使用 LLVM
來優化執行速度， llvm-lua 使用 LLVM 來編譯
Lua 代碼， gpuocelot 使用 LLVM 可以令 CUDA 程序無需重新編譯即可運行在多核 X86CPU、IBM Cell、支持 OpenCL 的設備之上...
我個人感覺 Apple 在開源界口碑較差（也許是我的錯覺？），不過 Apple 也為開源界貢獻了不少，Webkit，OpenCL（雖說只是個標準），Clang。我最為佩服的是雖然出身于命令行之上的 Unix 族系統，但有魄力寫出自成體系的圖形棧，其圖形界面優美而人性化，可謂也為開源界貢獻了自己的精神與思想。
對于 Clang 這個很有潛力的項目，我希望其 C++ 支持（尤其是 template 支持）能夠早日完善。因為 GCC 在 template 出錯時的診斷信息如同小說一般...

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