Clang(C语言编译器)

Clang是一款开源的C/C++/Objective-C编译器，采用LLVM架构，编译速度较快，生成的错误和警告信息也比较直观。软件除了基本的代码编译功能，还可搭配Clang静态分析器与clang‑tidy工具，用于检查代码问题。

Clang兼容GCC，适合C、C++等项目开发，也能用于代码分析和调试。相比完整的集成开发环境，Clang本身更加轻量，占用系统资源较少。随着版本迭代，Clang持续实现最新C++标准特性，适合开发者日常编程编译工作。

软件用途

1、基于库的架构

clang的一个主要设计理念是采用基于库的架构。在这种设计中，前端的各个部分可以清晰地划分为独立的库，从而根据不同的需求和用途进行灵活组合。此外，基于库的方法有助于构建良好的接口，并让新开发者更容易参与进来（因为他们只需要理解整体架构中的一小部分）。

世界需要更好的编译器工具，即以库的形式构建的工具。 这种设计理念允许以全新且新颖的方式复用这些工具。然而，仅将工具构建为库是不够的：它们必须拥有清晰的API，尽可能实现彼此解耦，并且易于修改和扩展。这需要清晰的分层、良好的设计，并保持库与任何特定客户端的独立性。

2、支持多样化客户

1）Clang 的设计和构建包含了许多宏伟的蓝图，旨在探索我们如何使用它。其核心动力源于我们每天都在使用 C 和 C++，却不得不忍受缺乏优质工具的困扰。我们认为，C 和 C++ 工具生态系统之所以受到严重限制，很大程度上是因为解析和表示这些语言的源代码非常困难，而我们的目标就是在 Clang 中解决这一问题。

2）实现这一目标的难点在于，不同的客户端有着截然不同的需求。以代码生成为例：一个用于代码生成的简单前端必须分析代码的有效性，并生成某种中间形式的代码，以便传递给优化器或后端。由于有效性分析和代码生成在很大程度上可以即时完成，因此前端并不一定需要为代码中的所有表达式和语句构建完整的抽象语法树（AST）。TCC 和 GCC 就是其中的例子。编译器要么不构建真正的AST（前者），要么构建一个精简且简化的AST（后者），因为它们主要关注代码生成。

3）在光谱的另一端，一些客户端（如重构）需要关于原始源代码的高度详细信息，并希望使用完整的AST来描述它。重构需要获取关于宏展开、每个括号表达式'(((x)))'与'x'的位置、完整的位置信息等更多信息。此外，重构还需要查看整个程序确保其进行的转换是安全的。实现这一点的效率并确保其正确性，需要大量的工程和算法工作，而这些对于简单的静态编译器来说是不必要的。

4）clang 方法的优势在于它不限制你的使用方式。 特别是，你可以使用 clang 预处理器和解析器来构建一个极其快速且轻量级的即时代码生成器（类似于 TCC），它完全不需要构建抽象语法树（AST）。作为中间步骤，clang 支持使用当前的 AST 生成和语义分析代码，并让代码生成客户端在代码生成后释放每个函数的 AST。最后，clang 还支持构建和保留完整的 AST，甚至支持将它们写入磁盘。

5）设计简洁明了的库接口，可以让这些高层策略决策由客户端决定，而不是在这些库的实现中强加“唯一正确的方法”。做到这一点很难，我们并不总是能一次就做对，但一旦意识到错误，我们就会修复所有问题。

3、与IDE集成

1）官方认为集成开发环境（IDE）是整合开发解谜各个环节的绝佳方式，并致力于让 clang 在此类环境中表现出色。IDE 的主要优势在于它们通常能够洞察整个项目的全局情况，并且是长期运行的进程，而独立的编译器工具通常是针对项目中的每个单独文件进行调用的，因此作用范围有限。

2）这种差异带来了许多影响，其中一个重要影响与效率和缓存有关：在项目中不同文件之间共享地址空间，意味着你可以利用智能缓存和其他技术来大幅缩短分析/编译时间。

3）IDE与批处理编译器之间的另一个区别在于，它们对前端往往有截然不同的要求：IDE依赖高性能来提供“流畅”的体验，因此非常需要“增量编译”、“模糊解析”等技术。最后，IDE的需求通常与代码生成完全不同，往往需要一些仅用于代码生成的编译器前端会丢弃的信息。Clang正是为了捕获这些信息而专门设计和构建的。

4、使用LLVM 'Apache 2' 许可证

官方积极希望 clang（以及整个 LLVM）被用于商业项目，不仅作为独立的编译器，也作为嵌入在专有应用程序中的库。我们认为该许可证鼓励贡献者获取源代码并进行开发，并且相信这些个人和组织会回馈他们的工作，因为他们不想永远维护一个分叉（这在涉及合并时既耗时又昂贵）。此外，如今没有人靠编译器赚钱，但许多人需要它们来实现更大的目标：大家共同努力是合情合理的。

软件功能

1、快速编译和低内存占用

1）对clang的主要工作重点是使其快速、轻量且可扩展。 clang基于库的架构使其能够直观地对堆栈每一层的成本进行计时和性能分析，且驱动程序提供了多种性能分析选项。许多详细的基准测试可以在线找到。

2）编译时性能固然重要，但当将 clang 作为 API 使用时，内存占用往往更为关键：代码占用的内存越少，一次性就能加载到内存中的代码就越多（例如，这对于全程序分析工具非常有用）。

3）除了在批处理模式下与GCC正面交锋时表现高效外，clang还采用了基于库的架构这使得它相对容易进行适配，并能利用它构建新工具。这意味着通常可以运用开箱即用的思维和新颖的技术，从各种方面改进编译。交

2、表达性诊断

除了快速和功能强大之外，我们的目标是让 Clang 变得极其易于使用。对于命令行编译器而言，这基本上归结为让编译器生成的诊断信息（错误和警告消息）尽可能有用。我们有几种方法来实现这一点，但最重要的一点是准确指出程序中的错误所在，突出显示相关信息以便一眼就能看懂，并使措辞尽可能清晰。

3、GCC 兼容性

1）GCC是目前事实上的开源编译器标准，日常编译的代码量极其庞大。GCC支持大量扩展和特性（其中许多并未记录在案），大量代码和头文件在构建时都依赖这些特性。

2）虽然能够忽略这些扩展并专注于严格实现语言标准会很理想，但实际情况迫使我们必须支持使用最广泛的 GCC 扩展。许多用户只希望他们的代码能够编译通过，他们并不在乎是否严格符合 C99 标准。

3）如上所述，所有扩展都被明确识别为扩展并标记了扩展诊断，这些诊断可以映射为警告、错误，或者直接忽略。

Clang常见问题解答

1、我运行clang -cc1 ...并遇到关于缺少头文件的奇怪错误

1）给定此源文件：

#include <stdio.h>

int main() {

printf("Hello world\n");

}

2）如果你运行：

$ clang -cc1 hello.c

hello.c:1:10: fatal error: 'stdio.h' file not found

#include <stdio.h>

1 error generated.

3）clang -cc1是前端，clang是驱动程序。驱动程序会调用前端，并传入适合您系统的选项。要查看这些选项，请运行：

$ clang -### -c hello.c

4）一些clang命令行选项是仅限驱动程序的选项，一些是仅限前端的选项。仅限前端的选项旨在仅供 clang 开发人员使用。用户不应直接运行clang -cc1因为-cc1选项不保证稳定。

5）如果你想使用仅限前端的选项（“a-cc1option”），例如-ast-dump，那么你需要获取 driver 生成的clang -cc1行，并添加你需要的选项。或者，你可以运行clang -Xclang <option> ...来强制 driver 传递<option>到clang -cc1.

2、我收到了关于某些头文件缺失的错误（stddef.h, stdarg.h)

一些头文件（stddef.h, stdarg.h，以及其他文件）随Clang一起配对——这些被称为内置包含文件。Clang会在相对于clang二进制文件位置的目录中搜索它们。如果你移动了clang二进制文件，你也需要移动内置头文件。