转：GCC，LLVM，Clang编译器对比

GCC，LLVM，Clang编译器对比

 

转自：　http://www.cnblogs.com/qoakzmxncb/archive/2013/04/18/3029105.html

在XCode中，咱们常常会看到这些编译选项（以下图），有些人可能会有些茫然，本文将对GCC4.二、LLVM GCC 4.二、LLVM compliler 2.0三个编译选项进行一个详细的介绍。

 

GCC

    GCC（GNU Compiler Collection，GNU编译器套装），是一套由 GNU 开发的编程语言编译器。它是一套以 GPL 及 LGPL 许可证所发行的自由软件，也是 GNU计划的关键部分，亦是自由的类Unix及苹果电脑 Mac OS X 操做系统的标准编译器。

GCC 原名为 GNU C 语言编译器，由于它本来只能处理 C语言。GCC 很快地扩展，变得可处理 C++。以后也变得可处理 Fortran、Pascal、Objective-C、Java, 以及 Ada与其余语言。

 

LLVM

     LLVM 是 Low Level Virtual Machine 的简称，这个库提供了与编译器相关的支持，可以进行程序语言的编译期优化、连接优化、在线编译优化、代码生成。简而言之，能够做为多种语言编译器的后台来使用。若是这样还比较抽象的话，介绍下 Clang 就知道了：Clang 是一个 C++ 编写、基于 LLVM、发布于 LLVM BSD 许可证下的 C/C++/Objective C/Objective C++ 编译器，其目标（之一）就是超越 GCC。

 

LLVM历史

    Apple（包括中后期的NeXT） 一直使用GCC做为官方的编译器。GCC做为开源世界的编译器标准一直作得不错，但Apple对编译工具会提出更高的要求。

    一方面，是Apple对Objective-C语言（甚至后来对C语言）新增不少特性，但GCC开发者并不买Apple的账——不给实现，所以索性后来二者分红两条分支分别开发，这也形成Apple的编译器版本远落后于GCC的官方版本。另外一方面，GCC的代码耦合度过高，很差独立，并且越是后期的版本，代码质量越差，但Apple想作的不少功能（好比更好的IDE支持）须要模块化的方式来调用GCC，但GCC一直不给作。甚至最近，《GCC运行环境豁免条款 （英文版）》从根本上限制了LLVM-GCC的开发。 因此，这种不和让Apple一直在寻找一个高效的、模块化的、协议更放松的开源替代品，因而Apple请来了编译器高材生Chris Lattner（2000年，本科毕业的Chris Lattner像中国多数大学生同样，循序渐进地考了GRE，最终前往UIUC（伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校），开始了艰苦读计算机硕士和博士的生涯。在这阶段，他不只周游美国各大景点，更是努力学习科学文化知识，翻烂了“龙书”（《Compilers: Principles, Techniques, and Tools》），成了GPA牛人【注：最终学分积4.0满分】，以及不断地研究探索关于编译器的未知领域，发表了一篇又一篇的论文，是中国传统观念里的“三好学生”。他的硕士毕业论文提出了一套完整的在编译时、连接时、运行时甚至是在闲置时优化程序的编译思想，直接奠基了LLVM的基础。LLVM在他念博士时更加成熟，使用GCC做为前端来对用户程序进行语义分析产生IF（Intermidiate Format），而后LLVM使用分析结果完成代码优化和生成。这项研究让他在2005年毕业时，成为小有名气的编译器专家，他也所以早早地被Apple相中，成为其编译器项目的骨干）。

    刚进入Apple，Chris Lattner就大展身手：首先在OpenGL小组作代码优化，把LLVM运行时的编译架在OpenGL栈上，这样OpenGL栈可以产出更高效率的图形代码。若是显卡足够高级，这些代码会直接扔入GPU执行。但对于一些不支持所有OpenGL特性的显卡（好比当时的Intel GMA卡），LLVM则可以把这些指令优化成高效的CPU指令，使程序依然可以正常运行。这个强大的OpenGL实现被用在了后来发布的Mac OS X 10.5上。同时，LLVM的连接优化被直接加入到Apple的代码连接器上，而LLVM-GCC也被同步到使用GCC4代码。

 

Clang历史

    Apple吸取Chris Lattner的目的要比改进GCC代码优化宏大得多——GCC系统庞大而笨重，而Apple大量使用的Objective-C在GCC中优先级很低。此外GCC做为一个纯粹的编译系统，与IDE配合得不好。加之许可证方面的要求，Apple没法使用LLVM 继续改进GCC的代码质量。因而，Apple决定从零开始写 C、C++、Objective-C语言的前端 Clang，彻底替代掉GCC。

    正像名字所写的那样，Clang只支持C，C++和Objective-C三种C家族语言。2007年开始开发，C编译器最先完成，而因为Objective-C相对简单，只是C语言的一个简单扩展，不少状况下甚至能够等价地改写为C语言对Objective-C运行库的函数调用，所以在2009年时，已经彻底能够用于生产环境。C++的支持也热火朝天地进行着。

 

    下面这张图将显示GCC、LLVM-GCC、LLVM Compiler这三个编译选项的不一样点：

 

对比    

    做为一种新的编译器，咱们来看Clang和GCC各有什么优缺点：

    Clang特性

1. 快：经过编译 OS X 上几乎包含了全部 C 头文件的 carbon.h 的测试，包括预处理 (Preprocess)，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。(2007-7-25)

1. 内存占用小：Clang 内存占用是源码的 130%，Apple GCC 则超过 10x。
2. 诊断信息可读性强：我不会排版，推荐去网站观看。其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的下方有~~~~~和^的提示，相比之下 GCC 的提示很天书。
3. GCC 兼容性。
4. 设计清晰简单，容易理解，易于扩展加强。与代码基础古老的 GCC 相比，学习曲线平缓。
5. 基于库的模块化设计，易于 IDE 集成及其余用途的重用。因为历史缘由，GCC 是一个单一的可执行程序编译器，其内部完成了从预处理到最后代码生成的所有过程，中间诸多信息都没法被其余程序重用。Clang 将编译过程分红彼此分离的几个阶段，AST 信息可序列化。经过库的支持，程序可以获取到 AST 级别的信息，将大大加强对于代码的操控能力。对于 IDE 而言，代码补全、重构是重要的功能，然而若是没有底层的支持，只使用 tags 分析或是正则表达式匹配是很难达成的。

     固然，GCC 也有其优点：

• 支持 JAVA/ADA/FORTRAN
• 当前的 Clang 的 C++ 支持落后于 GCC，参见http://clang.llvm.org/cxx_status.html。（近日 Clang 已经能够自编译，见http://www.phoronix.com/scan.php?page=news_item&px=Nzk2Mw）
• GCC 支持更多平台
• GCC 更流行，普遍使用，支持完备
• GCC 基于 C，不须要 C++ 编译器便可编译

要选择哪一个

     那么三个编译选项，要选择哪个呢？目前不推荐使用老的GCC4.2，由于苹果不会维持它了，并且LLVM-GCC看起来会更好。在项目中途改编译选项但是一个大变更，因此，若是你要改，固然须要通过慎重完整的测试。

    对新的项目而言，LLVM-GCC看起來应该是个安全的选择，苹果公司认为它够稳定够成熟，因此才把它当作Xcode 4的预设选项（你或许不会把稳定成熟这两个字眼跟Xcode 4自己画上等号），并且，既然选项使用的是GCC parser，向后兼容性应该没问题。 
    我说LLVM-GCC是个安全的选项，但我并非指Clang/LLVM比较不安全，只是成熟度还沒那么高效了，我将一些之前的代码拿到Xcode 4上，使用LLVM 2.0编译器从新编译，到目前为止还沒发现任何问题。

 

参考文档：

http://baike.baidu.com/view/4848.htm

http://hi.baidu.com/zhanghuikl/blog/item/71e8a6018172df0f728da53e.html

http://www.programmer.com.cn/9436/