GCC、LLVM、Clang

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。

GCC：（GNU Compiler Collection）缩写，一个编程语言编译器，是GNU（自由软件理事会）的关键部分。也是GNU工具链的一部分。GCC常被认为是夸平台编译器的事实标准，特别是它的C语言编译器。GCC原本只能处理C语言。但是面对Clang的竞争，很快作出了扩展，现在已经可以处理C++，Fortran、Pascal、Object-C、Java、Ada，以及Go语言。许多操作系统，包括许多Unix系统，如Linux及BSD家族都采用GCC作为标准编译器。MacOSX也是采用这个编译器。

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。

LLVM是一个优秀的编译器框架，它也采用经典的三段式设计。前端可以使用不同的编译工具对代码文件做词法分析以形成抽象语法树AST，然后将分析好的代码转换成LLVM的中间表示IR（intermediate representation）；中间部分的优化器只对中间表示IR操作，通过一系列的Pass对IR做优化；后端负责将优化好的IR解释成对应平台的机器码。LLVM的优点在于，中间表示IR代码编写良好，而且不同的前端语言最终都转换成同一种的IR。