LLVM和Clang背后的故事
LLVM是Apple官方支持的編譯器，而該編譯器的前端是Clang，這兩個工具都被集成到了Xcode里面。在這篇文章中，我們來了解一下LLVM和Clang背后的故事。
在很長一段時間里，Apple一直使用GCC作為官方的編譯器。GCC作為開源世界的編譯器標(biāo)準(zhǔn)一直做得不錯，但Apple對編譯工具提出了更高的要求。
仗著自己在開源社區(qū)的地位，GCC 開發(fā)者對Apple的Objective-C語言新增的很多特性不予理睬，甚至當(dāng)Apple想做的很多功能需要用模塊化的方式來調(diào)用 GCC時，GCC卻一直不給做。一般的公司遇到這種情況，可能都有些受不了，何況是喬布斯領(lǐng)導(dǎo)的Apple呢?
與GCC的不和讓Apple一直在尋找一個高效的、模塊化的、協(xié)議更放松的開源的編譯器替代品。最終，Apple相中了Chris Lattner的LLVM。
現(xiàn)在依然就職于Apple的Chris Lattner可是一位大神，他于2000年畢業(yè)于俄勒岡州波特蘭大學(xué)計算機科學(xué)專業(yè)，同年前往UIUC(伊利諾伊大學(xué)厄巴納香檳分校)，攻讀計算機科學(xué)碩士和博士學(xué)位。在UIUC期間，他的GPA是4.0(滿分)，并不斷地研究探索關(guān)于編譯器的未知領(lǐng)域，發(fā)表了多篇論文。在碩士畢業(yè)論文中，他提出了一套完整的在編譯時、鏈接時、運行時甚至是在閑置時優(yōu)化程序的編譯思想，奠定了LLVM的基礎(chǔ)。
LLVM在Chris Lattner念博士時更加的成熟。首先，LLVM使用GCC作為前端來對用戶程序進(jìn)行語義分析產(chǎn)生 IF(Intermidiate Format)，然后，LLVM使用分析結(jié)果完成代碼優(yōu)化和生成。這項研究讓Chris Lattner在2005年畢業(yè)的時候，成為了小有名氣的編譯器專家。他也因此早早地被Apple相中，成為其編譯器項目的骨干。
進(jìn)入Apple之后，Chris Lattner首先在OpenGL小組做代碼優(yōu)化，把LLVM運行時的編譯架在OpenGL棧上，這樣OpenGL棧能夠產(chǎn)出更高效率的圖形代碼。這個強大的OpenGL實現(xiàn)被用在了后來發(fā)布的Mac OS X 10.5上。同時，LLVM 的鏈接優(yōu)化被直接加入到Apple的代碼鏈接器上。
一個好的工具，必須要有用武之地。幾年之后，LLVM的機會就來了。Mac OS X 10.6 Snow Leopard的新功能，完全得益于LLVM的技術(shù)，而這一個版本，也是將LLVM推向真正成熟的重大機遇。
“一個籬笆三個樁，一個好漢三個幫”，LLVM能夠?qū)崿F(xiàn)很多華麗的功能，要歸功于LLVM自身的新前端——Clang。
GCC系統(tǒng)龐大而笨重，因此，Apple決定從零開始寫C、C++、Objective-C語言的前端Clang，以求完全替代掉GCC。
Clang于2007年開始開發(fā)，C編譯器最早完成，在2009年的時候，Objective-C編譯器已經(jīng)完全可以用于生產(chǎn)環(huán)境，而在一年之后，Clang基本實現(xiàn)了對C++編譯的支持。
Clang一個重要的特性是編譯快速、占內(nèi)存少，而代碼質(zhì)量還比GCC來得高。得益于本身健壯的架構(gòu)和Apple的大力支持，Clang越來越全能，支持的項目越來越多，如Mac OS X 10.6時代的Xcode和Interface Builder等，皆由Clang編譯。Clang的加入也代表著LLVM真正走向成熟。
此外，Clang有一個重要的衍生項目是靜態(tài)分析工具，能夠通過自動分析程序的邏輯，在編譯時就找出程序可能的bug，這個功能叫做ARC。ARC的實現(xiàn)讓當(dāng)時的廣大開發(fā)者們大為驚愕。
除了LLVM核心和Clang以外，LLVM還包括一些重要的子項目，比如一個原生支持調(diào)試多線程程序的調(diào)試器LLDB和一個C++的標(biāo)準(zhǔn)庫libstdc++。不光是Apple，很多的項目和編程語言都從LLVM中取得了關(guān)鍵性的技術(shù)。
從LLVM的發(fā)展歷程中可以看到，LLVM在短短五年內(nèi)(2005年-2010年)取得了快速的發(fā)展，這充分反映了Apple對于產(chǎn)品技術(shù)的遠(yuǎn)見和超強的執(zhí)行力。也正是因為這樣，LLVM一躍成為了最領(lǐng)先的開源軟件技術(shù)之一。而大神Chris Lattner也在2010年贏得了Programming Languages Software Award(程序設(shè)計語言軟件獎)。
大神的故事還沒有結(jié)束，Chris Lattner于2010年7月開始著手Swift編程語言的設(shè)計工作，他實現(xiàn)了該語言的大部分基礎(chǔ)架構(gòu)。2011年末，又有幾位大神加入了該項目。2013年7月，Swift項目成為了蘋果開發(fā)者工具部門的主要焦點。在2014年6月2日，Swift語言正式發(fā)布，Chris Lattner及其工作又一次贏得了廣大開發(fā)者們驚愕的目光。目前，Chris Lattner是蘋果公司開發(fā)者工具部門的主管，領(lǐng)導(dǎo)Xcode、Instruments和編譯器團隊。
【本文是51CTO專欄作者周兆熊的原創(chuàng)文章，作者微信公眾號：周氏邏輯(logiczhou)】
