LLVM和Clang背后的故事

LLVM是Apple官方支持的编译器，而该编译器的前端是Clang，这两个工具都被集成到了Xcode里面。在这篇文章中，我们来了解一下LLVM和Clang背后的故事。

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在很长一段时间里，Apple一直使用GCC作为官方的编译器。GCC作为开源世界的编译器标准一直做得不错，但Apple对编译工具提出了更高的要求。

仗着自己在开源社区的地位，GCC 开发者对Apple的Objective-C语言新增的很多特性不予理睬，甚至当Apple想做的很多功能需要用模块化的方式来调用 GCC时，GCC却一直不给做。一般的公司遇到这种情况，可能都有些受不了，何况是乔布斯领导的Apple呢?

与GCC的不和让Apple一直在寻找一个高效的、模块化的、协议更放松的开源的编译器替代品。最终，Apple相中了Chris Lattner的LLVM。

现在依然就职于Apple的Chris Lattner可是一位大神，他于2000年毕业于俄勒冈州波特兰大学计算机科学专业，同年前往UIUC(伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校)，攻读计算机科学硕士和博士学位。在UIUC期间，他的GPA是4.0(满分)，并不断地研究探索关于编译器的未知领域，发表了多篇论文。在硕士毕业论文中，他提出了一套完整的在编译时、链接时、运行时甚至是在闲置时优化程序的编译思想，奠定了LLVM的基础。

LLVM在Chris Lattner念博士时更加的成熟。首先，LLVM使用GCC作为前端来对用户程序进行语义分析产生 IF(Intermidiate Format)，然后，LLVM使用分析结果完成代码优化和生成。这项研究让Chris Lattner在2005年毕业的时候，成为了小有名气的编译器专家。他也因此早早地被Apple相中，成为其编译器项目的骨干。

进入Apple之后，Chris Lattner首先在OpenGL小组做代码优化，把LLVM运行时的编译架在OpenGL栈上，这样OpenGL栈能够产出更高效率的图形代码。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 的链接优化被直接加入到Apple的代码链接器上。

一个好的工具，必须要有用武之地。几年之后，LLVM的机会就来了。Mac OS X 10.6 Snow Leopard的新功能，完全得益于LLVM的技术，而这一个版本，也是将LLVM推向真正成熟的重大机遇。

“一个篱笆三个桩，一个好汉三个帮”，LLVM能够实现很多华丽的功能，要归功于LLVM自身的新前端——Clang。

GCC系统庞大而笨重，因此，Apple决定从零开始写C、C++、Objective-C语言的前端Clang，以求完全替代掉GCC。

Clang于2007年开始开发，C编译器最早完成，在2009年的时候，Objective-C编译器已经完全可以用于生产环境，而在一年之后，Clang基本实现了对C++编译的支持。

Clang一个重要的特性是编译快速、占内存少，而代码质量还比GCC来得高。得益于本身健壮的架构和Apple的大力支持，Clang越来越全能，支持的项目越来越多，如Mac OS X 10.6时代的Xcode和Interface Builder等，皆由Clang编译。Clang的加入也代表着LLVM真正走向成熟。

此外，Clang有一个重要的衍生项目是静态分析工具，能够通过自动分析程序的逻辑，在编译时就找出程序可能的bug，这个功能叫做ARC。ARC的实现让当时的广大开发者们大为惊愕。

除了LLVM核心和Clang以外，LLVM还包括一些重要的子项目，比如一个原生支持调试多线程程序的调试器LLDB和一个C++的标准库libstdc++。不光是Apple，很多的项目和编程语言都从LLVM中取得了关键性的技术。

从LLVM的发展历程中可以看到，LLVM在短短五年内(2005年-2010年)取得了快速的发展，这充分反映了Apple对于产品技术的远见和超强的执行力。也正是因为这样，LLVM一跃成为了最领先的开源软件技术之一。而大神Chris Lattner也在2010年赢得了Programming Languages Software Award(程序设计语言软件奖)。

大神的故事还没有结束，Chris Lattner于2010年7月开始着手Swift编程语言的设计工作，他实现了该语言的大部分基础架构。2011年末，又有几位大神加入了该项目。2013年7月，Swift项目成为了苹果开发者工具部门的主要焦点。在2014年6月2日，Swift语言正式发布，Chris Lattner及其工作又一次赢得了广大开发者们惊愕的目光。目前，Chris Lattner是苹果公司开发者工具部门的主管，领导Xcode、Instruments和编译器团队。

【本文是专栏作者周兆熊的原创文章，作者微信公众号：周氏逻辑(logiczhou)】

本文标题：LLVM和Clang背后的故事
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