Clang - BSD 许可 C/C++ Objective-C++ 语言 LLVM 轻量级编译器前端

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Clang - BSD 许可 C/C++ Objective-C++ 语言 LLVM 轻量级编译器前端

Clang 由 Apple 公司开发，Clang 发音为 /klæŋ/，是 LLVM 的一个编译器前端，Clang 是一个采用 C++ 编写、基于LLVM、使用 LLVM BSD 许可协议的 C/C++、Objective-C、Objective-C++ 语言轻量级编译器。

Clang 完全实现了所有已发布的 ISO C ++ 标准 (C ++ 98 / C ++ 03，C ++ 11 及 C ++ 14) 和大多数即将推出的 C ++ 1z 标准。

Low Level Virtual Machine (LLVM) 是一个开源编译器架构，已被成功应用到很多应用领域。Apple 是 LLVM 计划的主要资助者，LLVM 也相当于是由 Apple 官方支持的编译器。Clang 对源程序进行词法分析和语义分析，并将分析结果转换为 Abstract Syntax Tree (抽象语法树) ，最后使用 LLVM 作为后端代码生成器。

Clang 的开发目标是提供一个可替代 GCC 的前端编译器。与 GCC 相比，Clang 是一个重新设计的编译器前端，具有很多优点，譬如：模块化、代码简单易懂、占用内存小、容易扩展及重用等。由于 Clang 在设计上的优异性，使得 Clang 非常适合用于设计源代码级别的分析和转化工具。Clang 已被应用到一些重要开发领域，譬如：Static Analysis 就是一个基于 Clang 的静态代码分析工具。

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Clang 的目标是超越 GCC 编译器。Clang 编译速度快、占用内存少、具有诊断功能，兼容 GCC。Clang 可满足代码重构、静态分析、代码生成等需求，还允许集成到各种 IDE 中。Clang 编译产出小、出错提示友好，尤其是在比较极端的情况下。

Clang 与 GNU C 语言规范几乎完全兼容；当然，也有部分内容不兼容，譬如：编译命令选项就有差异。Clang 增加了一些额外语法特性，如：C 函数重载，通过 __attribute__((overloadable)) 修饰函数。

2013 年 04 月 Clang 开始全面支持 C++11 标准，实现了 C++1y 特性 (即 C++14，这是 C++ 下的一个小更新版本)。Clang 支持普通 lambda 表达式、返回类型的简化处理、更好的处理 constexpr 关键字。

开发背景

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 的集成过程引发了一些不快，GCC 系统庞大且笨重，而 Apple 大量使用的 Objective-C 在 GCC 中优先级很低。

同时 GCC 作为一个纯粹编译系统，与 IDE 配合并不优秀。加之许可证方面的要求，Apple 无法使用修改版的 GCC 而闭源。于是 Apple 决定从零开始写 C family 的前端，也就是基于 LLVM 的 Clang。

主要特性

01、BSD 许可协议

由于 Clang 采用的是 BSD 许可协议，这也是苹果资助 LLVM、FreeBSD 淘汰 GCC 换用 Clang 的一个重要原因。

02、编译速度快

通过编译 OS X 上几乎包含所有 C 头文件的 carbon.h 文件测试，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 比 Apple GCC 4.0 快 2.5x。

03、占用内存少

Clang 内存占用量是源码的 130%，Apple GCC 则超过 10x。

Clang 生成的 AST 所占用的内存，是 GCC 的五分之一左右。

04、诊断信息可读性强

在编译过程中，Clang 创建并保留了大量详细元数据 (metadata)，有利于调试和错误报告。

Clang 语法错误不但有源码提示，还在错误调用和相关上下文的下方有 ~~~~~ 和 ^ 提示，相比之下，GCC 的提示就差很多。

05、简单、易于扩展

Clang 设计简单清晰，容易理解，易于扩展增强。与代码古老的 GCC 相比，学习曲线平缓。

06、模块化、易于集成 IDE

由于历史原因，GCC 是一个单一可执行程序编译器，其内部完成了从预处理到最后代码生成的全部过程，中间诸多信息都无法被其他程序重用。

Clang 采用基于库的模块化设计，易于 IDE 集成及其他用途的重用。

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，将大大增强对于代码的操控能力。对于 IDE 而言，代码补全、重构是重要功能；如没有底层的支持，只使用 tags 分析或是正则表达式匹配是很难达成的。

版本历史

时间	版本	说明	备注
2009.10.23	LVM 2.6	Clang 实现了所有 ISO C ++ 98 标准 (包括 ISO C ++ 03 标准中的缺陷)，导出 (在 C ++ 11 中被删除) 除外。	支持 ISO C ++ 98，首次包含 Clang
2011.12.02	LLVM 3.0	全新寄存器分配器，大幅性能提升；完全支持 C++ 内存模型中的全新原子操作；改进 MIPS 后端；支持 gprof/gcov 风格的 profile 信息。
2012.05.22	LLVM 3.1	用于检测内存错误的新 Address Sanitizer 工具	新增 ARM 集成汇编工具
2013.06.17	LLVM 3.3	实现所有 ISO C ++ 11 标准	支持 ISO C ++ 11
2014.01.02	LLVM 3.4	实现所有 ISO C ++ 14 标准	支持 ISO C ++ 14
2015.05.26	LLVM 3.6	大量 bug 修复，优化改进，Clang 支持更多被提议的 C++1z 功能，更好的原生 Windows 兼容性，本地对象文件中嵌入 LLVM IR 等	绑定 Go 语言
2015.09.02	LLVM 3.7	完全支持 OpenMP 3.1(behind a flag)，the On Request Compilation (ORC) JIT API，一个全新后端用于 Berkeley Packet Filter (BPF)、Control Flow Integrity 检查，新 Clang 警告
2017.03.13	LLVM 4.0

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