iOS之 LLVM 一

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LLVM概述

LLVM是架构编译器（compiler）的框架系统，以C++编写而成。用于优化以任意程序语言编写的程序的编译时间（compile-time）、链接时间（link-time）、运行时间（run-time）以及空闲时间(idle-time)，对开发者保持开放，并兼任已有脚本
LLVM计划启动于2000年，最初由美国UIUC大学的Chris Lattner博士主持开展。2006年Chris Lattner加盟Apple Inc，并致力于LLVM在Apple开放体系中的应用

Apple也是LLVM计划的主要自助者

目前LLVM已经被苹果iOS开发工具、Xilinx Vivado、Facebook、Google等各大公司采用

传统编译器设计

• 源码（Source Code），经过编译器前端（Frontend）→优化器（Optimizer）→编译器后端（Backend），生成机器代码（Machine Code）
  • 机器代码（Machine Code）：就是CPU可执行的二进制代码
  • 从源码到机器码的生成，这个过程都是编译器负责完成的

iOS的编译器架构

Objective-C、C、C++使用的编译器前端是Clang，Swift使用的编译器前端是swiftc，而它们使用的编译器后端都是LLVM

各个模块的职责：

• 编译器前端（Frontend）
  • 编译器前端的任务是解析源代码。它会进行：词法分析、语法分析、语义分析，检查源代码是否存在错误，然后构建抽象语法树（Abstract Syntax Tree, AST）
  • LLVM的前端还会生成中间代码（intermediate representation, IR）
• 优化器（Optimizer）
  • 优化器负责进行各种优化。改善代码的运行时间，例如：消除冗余计算等
• 后端（Backend）/代码生成器（Code Generator）
  • 将代码映射到目标指令集。生成机器代码，并进行机器代码的相关优化

LLVM的设计

当编译器决定支持多种源语言或多种硬件框架时，LLVM最重要的地方就来了。其他的编译器如GCC，它方法非常成功，但由于它是作为整体应用程序设计的，因此它们的用途受到了很大的限制

LLVM设计的最重要方面是，使用通用的代码表示形式（IR），它是用来在编译器中表示代码的形式。所以LLVM可以为任何编程语言独立编写前端，并且可以为任意硬件架构独立编写后端

• 简单来说，LLVM最大的优势，就是将编译器的前后端分离，从而提高可扩展性

Clang

Clang是LLVM项目中的一个子项目

它是基于LLVM架构的轻量级编译器，诞生之初为了替代GCC，提供更快的编译速度

它是负责编译C、C++、Objective-C语音的编译器，它属于整个LLVM架构中的编译器前端

对于开发者来说，研究Clang可以给我们带来很多好处