clang 如何引导 C/C++ 代码优化？

Question

有人告诉我，clang 是一个像 gcc 一样工作的驱动程序，可以进行预处理、编译和链接工作。在编译和链接过程中，据我所知，实际上是 llvm 进行了优化（"-O1", "-O2", "-O3", "-Os", "-flto"）。

但我就是无法理解llvm 是如何参与的。

似乎编译源代码甚至不需要libLLVMCore.a之类的静态库，而是debian clang包依赖于另一个名为libllvm-3.4的包（clang版本为3.4），其中包含libLLVM-3.4.so(.1)，确实clang 使用这个共享库进行优化？

查了一下clang源码，发现include/clang/Driver/Options.td包含了相关选项，可惜没找到include那个文件的源文件，所以还是不了解机制。

希望有人能给我一些提示。

Answer 1

_{(TL;DontWannaRead - 跳到这个答案的结尾)}

要正确回答您的问题，您首先需要了解编译器的front-end 和back-end（尤其是第一个）之间的区别。

Clang 是 C、C++、Objective C 和 Objective C++ 语言的编译器前端 (http://en.wikipedia.org/wiki/Clang)。

Clang 的职责如下：

即从 C++ 源代码（或 C 或 Objective C 等）转换为 LLVM IR，这是该代码应该做什么的文本低级表示。为了做到这一点，Clang 使用了许多子模块，您可以在任何体面的编译器构造书籍中找到它们的描述：词法分析器、解析器 + 语义分析器 (Sema) 等。

LLVM 是一组库，其主要任务如下：假设我们有以下 C++ 函数的 LLVM IR 表示

int double_this_number(int num) {
    int result = 0;
    result = num;
    result = result * 2;
    return result;
}

LLVM 通道的核心应该优化 LLVM IR 代码：

如何处理优化的 LLVM IR 代码完全取决于您：您可以将其转换为 x86_64 可执行代码或对其进行修改，然后将其作为 ARM 可执行代码或 GPU 可执行代码输出。这取决于您的项目目标。

“后端”一词经常令人困惑，因为有许多论文将 LLVM 库定义为编译器链中的“中间端”，并将“后端”定义为执行代码生成的最终模块（ LLVM IR 到可执行代码或其他不再需要编译器处理的东西）。其他来源将 LLVM 称为 Clang 的后端。无论哪种方式，它们的角色都很明确，并且它们提供了一个强大的机制：无论您的目标是什么语言（C++、C、Objective C、Python 等），如果您有一个将其转换为 LLVM IR 的前端，您可以使用同一组 LLVM 库对其进行优化，并且只要您有目标架构的后端，就可以生成优化的可执行代码。

回顾 LLVM 是一组库（不仅仅是优化通道，还有 data structures、实用程序模块、诊断模块等），Clang 在其期间还利用了许多 LLVM 库>前端进程。您不能真正将 每个 LLVM 模块从 Clang 中分离出来，因为后者是建立在前一组之上的。

至于 Clang 被称为“编译驱动程序”的原因：Clang 管理解释命令行参数（描述和许多声明是TableGen'd，它们可能需要的不仅仅是一个简单的 grep 才能游泳通过源），决定要执行哪些Jobs 和阶段，根据所需/可能的优化和转换级别设置CodeGenOptions 并调用适当的模块（BackendUtil.cpp 中的clangCodeGen 是使用要应用的优化填充模块传递管理器）和工具（例如 Windows ld 链接器）。它从头到尾引导编译过程。

最后，我建议阅读 Clang 和 LLVM 文档，它们非常详尽，您的大部分问题都应该首先在那里寻找答案。

Answer 2

它并不完全像 GCC，所以不要花太多时间试图精确匹配两者。

LLVM 编译器是针对一种特定语言 LLVM 的编译器。 Clang 所做的是将 C++ 代码编译为 LLVM，而不进行优化。然后，Clang 可以调用 LLVM 编译器将该 LLVM 代码编译为优化的程序集。