1.Clang概述
2.C++编译器之语法分析过程
3.详解三大编译器：gcc、码分llvm 和 clang
4.clang 学习笔记
5.MacOS使用clang
6.Clang前端源码分析

Clang概述

       LLVM项目的码分一个子项目，基于LLVM架构的码分C/C++/Objective-C编译器前端

       Clang将C/C++/Object-C源码转换成LLVM IR，指令选择将LLVM IR转换成Selection DAG node（SDNode），码分指令调度将SDNode转换成MachineInstr，码分代码输出将MachineInstr转换成MCInst。码分无后源码分享

       Clang的码分两层含义：自动调用后端程序包括预处理（preprocessing），编译（compiling），码分链接（linking）并生成可执行程序，码分将C/C++/Object-C源码编译成LLVM IR。码分

       Compiler Driver本质是码分调度管理程序，Clang Driver划分成五个阶段：Parse、码分Pipeline、码分Bind、码分Translation、码分Execute。其执行过程大致如下：Driver::ExecuteCompilation -> Compilation::ExecuteJobs -> Compilation::ExecuteCommand-> Command::Execute -> llvm::sys::ExecuteAndWait。其执行过程调用相关操作系统，执行其系统相关的执行程序，并等待执行过程完成。

       Clang的核心组件包括Tokens、抽象语法树（AST）、语法分析、递归下降、Precedence Climbing算法等。Tokens是通过词法分析产生的单词记号，词法分析在预处理过程中初始化。抽象语法树（AST）是语法分析的输出，表示源代码语法结构的抽象表示。递归下降解析中缀表达式语法一般有两个问题，Precedence Climbing算法的主要思想是将表达式视为一堆嵌套的子表达式，其中每个子表达式都具有其包含的运算符的最低优先级。

       Clang的入口位于tools/driver/driver.cpp中的int main(int Argc, const char **Argv)函数，如果程序第一个参数是-cc1则直接执行函数static int ExecuteCC1Tool(SmallVectorImpl &ArgV)，此时为前端模式，直接执行cc1_main或cc1as_mian;执行完毕后程序退出；如果不是-cc1，则进行相关命令解释，生成相容的水质监控平台源码命令行，由int Driver::ExecuteCompilation(Compilation &C,SmallVectorImpl> &FailingCommands)执行相容的命令行。

       Clang通过Action完成具体的操作，CompilerInstance是一个编译器实例，综合了一个 Compiler 需要的 objects，如 Preprocessor，ASTContext，DiagnosticsEngine，TargetInfo 等。CompilerInvocation为编译器执行提供各种参数，它综合了TargetOptions、DiagnosticOptions、HeaderSearchOptions、CodeGenOptions、DependencyOutputOptions、FileSystemOptions、PreprocessorOutputOptions等各种参数。FrontendAction::ExecuteAction()是一个纯虚函数，通过继承这个方法来实现具体的Front End Action，Clang还提供了几个继承子类 ASTFrontendAction，PluginASTAction，PreprocessorFrontendAction。 Action及其派生的Action定义如下，大多数Front end Action都继承ASTFrontendAction，每一个ASTFrontendAction都会创建一个或者多个ASTConsumer，ASTConsumer也是一个纯虚类，通过继承ASTConsumer去实现特定的AST Consumer。

       ASTConsumer中可以重载下面两个函数：HandleTopLevelDecl()解析顶级的声明（像全局变量，函数定义等）的时候被调用；HandleTranslationUnit()在整个文件都解析完后会被调用。大概流程如下：初始化CompilerInstance之后，调用其成员函数ExcutionAction, ExcutionAction会间接依次调用FrontendAction的6个成员函数（直接调用的是FrontendAction的三个public 接口，BeginSourceFile，Execute，EndSourceFile），而FrontendAction的ExecuteAction会最终调用语法分析函数ParseAST(未强制要求ParseAST放入ExcuteAction，但ASTFrontendAction如此)。 ParseAST在分析过程中，又会插入ASTConsumer的哪里可以找到源码程序多个句柄（用得最多是HandleTopLevelDecl和 HandleTranslationUnit）。

       Clang的Parser是通过void clang::ParseAST(Sema &S, bool PrintStats, bool SkipFunctionBodies)执行的，ParseAST()函数对个top level decleration（包括变量和函数）调用parser解析得到一颗正确的语法树。Clang使用递归下降（recursive-decent）的语法分析，具体来说，采用的是基于中缀表达式分析的precedence climbing算法。

       Clang的Parser（lib/Parse和lib/AST）是通过void clang::ParseAST(Sema &S, bool PrintStats, bool SkipFunctionBodies)执行的，ParseAST()函数对个top level decleration（包括变量和函数）调用parser解析得到一颗正确的语法树。

C++编译器之语法分析过程

       Clang是一个用于C, C++, Objective-C和Objective-C++编程语言的编译器前端。它基于LLVM后端，提供高效和高质量的代码生成。Clang的设计和实现注重三点：出色的诊断、模块化库架构以及多语言支持。

       在语法分析阶段，Clang主要执行以下步骤：

       1. **词法分析**：首先将源代码分解为一系列有意义的记号（token），包括关键字、标识符、常数、字符串等。

       2. **语法分析**：根据语言的语法规则检查记号组合的合法性，例如C++中函数定义必须包含返回类型、函数名、参数列表和函数体。

       3. **构建抽象语法树（AST）**：语法正确后，Clang构建AST，以树状结构表示代码语义结构，每个节点代表一个构造，节点间关系表示构造间的关系。

       4. **语义分析**：同时检查源代码是否满足语言语义规则，如变量使用前需声明。

       通过这四个步骤，Clang完成语法分析并构建AST，为后续优化和代码生成准备。

       假设我们有以下C++源代码：

       词法分析阶段将这段代码分解为记号，准备进行语法分析。Clang的词法分析器`clang::Lexer`负责此过程。

       `clang::Lexer`的核心工作包括：

       1. **读取源代码**：从预处理器获取源代码，预处理器处理预处理指令如`#include`和`#define`。通信达源码怎么写

       2. **识别记号**：使用词法规则识别字符序列，这些规则定义了记号类型，如关键字、标识符、字面量等。

       3. **生成记号**：识别出符合词法规则的字符序列后，生成对应的记号实例。

       4. **处理特殊情况**：处理转义字符、注释、宏等。

       5. **重复处理**：直到所有字符被处理完毕。

       6. **传递记号**：最后将记号传递给下一个阶段，用于生成抽象语法树。

       理解`clang::Lexer`工作原理需要深入阅读源代码和文档。

       例如，可以创建`clang::Lexer`实例来词法分析一段硬编码的C++代码。在实际应用中，通常需要处理错误和执行预处理操作。

       此外，C++涉及多种高级特性，如模板、异常处理、多线程等。C++还提供了如智能指针、Boost.Asio库、序列式容器等工具，广泛应用于网络编程和并发处理。

       为了深入学习C++，建议采用以下步骤：

       1. **了解基础**：熟悉C++语法、数据类型和控制结构。

       2. **深入高级特性**：学习模板、异常处理、多线程等。

       3. **实践项目**：通过实际项目应用C++知识。

       当前C++开发最热门的场景包括高性能计算、游戏开发、网络编程和系统级编程。芜湖专业商城源码价格

详解三大编译器：gcc、llvm 和 clang

       详解三大编译器：gcc、llvm和clang

       编译器结构通常包括前端、优化器和后端。前端负责解析源代码，语法分析，生成抽象语法树；优化器在此基础上优化中间代码，追求效率提升；后端则将优化后的代码转化为特定平台的机器码。

       GNU Compiler Collection (gcc)起源于C语言编译器，后来扩展支持多种语言。然而，苹果公司由于对Objective-C特性和IDE需求的特殊性，与gcc分道扬镳，转而引入了LLVM。LLVM不仅提供编译器支持，还是一个底层虚拟机，可作为多种编译器的后端，其优点在于模块化和代码重用。

       Chris Lattner，这位编译器大牛，凭借在LLVM的研究和开发，特别是他提出的编译时优化思想，使得LLVM在苹果的Mac OS X .5中大放异彩。Clang是LLVM的前端，专为C、C++和Objective-C设计，旨在替代gcc。Clang在速度、内存占用和诊断信息可读性方面优于gcc，同时支持更多的编程语言和API集成。

       在选择gcc、LLVM和Clang时，最新项目推荐使用LLVM-GCC，因为它稳定且成熟，是Xcode 4的预设。然而，老版本的gcc不推荐使用，因为苹果对其维护较少。对于动态语言支持和代码重用，LLVM的特性更胜一筹，它不仅是一个编译器集合，更是库集合，为开发者提供了更大的灵活性。

       总的来说，LLVM通过提供通用中间代码和模块化设计，解决了传统编译器的局限，使代码重用成为可能，这使得它在现代编译器领域中独具优势。

clang 学习笔记

       clang是LLVM编译器工具集的一个用于编译C、C++、Objective-C的前端，由苹果公司赞助开发，源代码采用类BSD的伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校开源码许可。相对于gcc，clang具有以下优势：

       1. 支持更现代的C++标准，如C++、C++、C++等。

       2. 代码质量更高，由于其分析更加严格，能够发现更多潜在错误。

       3. 更好的类型推断，可以减少使用模板代码的需要。

       4. 提供更详细的错误信息和诊断，帮助开发者快速定位问题。

       然而，clang在某些方面仍需改进，比如在处理大型项目时的构建速度和内存使用效率。此外，相对于gcc，clang的社区支持和文档可能稍显不足。

       要安装LLVM + clang，有二进制安装和源码安装两种方式。对于二进制安装，您可以在官网下载适合您操作系统的预编译版本。源码安装则需要下载LLVM源码，编译并配置安装。具体步骤如下：

       1. 下载LLVM源码包。

       2. 配置编译选项，包括指定安装路径等。

       3. 使用`make`命令编译源码。

       4. 使用`sudo make install`命令安装。

       编译C程序使用clang与gcc类似，可以通过创建一个包含`main`函数的C源文件，使用命令行编译并链接生成可执行文件。例如：

       1. 使用`gcc`或`clang`命令编译源文件。

       2. 使用`./a.out`运行生成的可执行文件。

       本文使用Zhihu On VSCode进行创作与发布。

MacOS使用clang

       本文旨在阐述在MacOS平台下使用clang命令对C++代码进行编译的过程。首先，创建文件main.cpp并编写C++代码。

       使用clang++命令开始编译过程，终端显示一系列输出信息，揭示了从输入源码到最终可执行程序的编译步骤。

       预处理阶段展开宏定义，词法分析解析出一个个token，包括标识符、分号等，并记录其在源码中的位置。语法分析与语义分析紧随其后，生成main.i、main.ll和汇编文件main.s。

       编译过程最后生成目标文件main.o，并在此基础上生成最终的可执行文件main。运行./main命令，即可看到"Hello world"的输出结果，完成C++代码的编译执行。

Clang前端源码分析

       Clang前端源码分析

       Clang，作为Apple公司的一款重要编译器，旨在取代GCC的地位，其设计独特，架构分为前端、优化器和后端三部分。这种架构使得新语言编译器的开发仅需关注前端，而优化器和后端可以保持通用，适应不同架构的编译只需调整后端部分。Clang的起源是Apple为摆脱GCC的限制，由Chris Lattner主导，基于LLVM架构创建的，初衷是提供一个更清晰、易扩展和高效的选择。

       在Xcode的演变中，从GCC 4.2版本后，LLVM-Clang逐渐取代了GCC的地位，尤其在Apple系统中，LLVM-Clang以其优点成为首选。Clang的模块化设计使得它在错误提示、IDE集成等方面表现优于GCC，尽管GCC支持更多语言和平台，但维护和性能不如Clang。如今，Clang在Android NDK中也逐渐占据主导，取代了部分GCC的职责，展示了其在编译领域的竞争力。

       如果你想深入了解Clang的源码解析，可以关注DriverOptTable的生成机制，特别是Driver::ParseArgStrings方法，它负责将命令行参数解析为ArgList，对参数进行合法性检查，确保编译器的正确运行。通过这些细节，可以更好地理解Clang编译器参数处理的复杂性和灵活性。

clang挂了，探寻Illegal instruction: 4背后的秘密

       在探索iOS上的项目编译过程时，我遇到了一系列挑战，其中非法指令（Illegal instruction: 4）的问题尤为奇特。这一问题出现在尝试编译C++程序时，而解决它需要深入理解iOS的系统架构和开发环境。

       通过不同越狱手段的尝试，我最终选择了unc0ver，并解决了之前遇到的局域网内ping延迟问题，通过imobiledevice进行USB端口映射，使有线连接变得流畅。安装了clang之后，我发现需要额外安装iOS的SDK，例如通过Theos进行安装，但遇到了路径配置问题。我将theos installer下载的SDK通过软链接的方式与默认目录关联，并通过`-miphoneos-version-min`参数指定目标SDK版本，如.4。

       然而，尽管我安装的clang默认只支持到版本7.0，而需要支持的thread_local功能则要求版本9.0以上。为了方便，我以root身份登录，并在`/var/root`目录下执行编译。这种操作导致了`dyld: Library not loaded file system sandbox blocked mmap()`的错误，原因是权限问题。将项目移动到其他位置，如`/Application/xxx.app`下，可以解决此问题。

       当编译到某个项目时，我遭遇了`Illegal instruction: 4`的错误，这让我感到困惑。搜索后得知，修改优化等级可能会解决此问题，然而我正在进行的是`-O0`的debug版本编译。进一步分析发现，问题实际是`EXC_BAD_ACCESS`和`KERNEL_PROTECTION_FAILURE`，表明存在访存越界的问题。尽管存在一些混淆，但最终通过`lldb`调试器找到了关键线索。

       在`lldb`内运行`clang`并捕获到了异常，显示报错的指令是将`x6`寄存器的数据写入栈指针`sp`加上`0x`的位置。由于栈指针与栈空间相关，这可能表示出现了栈溢出的情况。通过查看调用栈，我注意到有层调用，这通常意味着函数调用链过长。仔细分析调用栈显示了一个明显的模式，这让我怀疑是由于循环过深导致的栈溢出，而不是编译器本身的bug。

       尽管`lldb`提供了调用函数的列表，但没有完整的调试符号，使得访问局部变量和函数参数变得困难。为了进一步解决问题，我尝试理解递归部分的函数作用，并查阅了`clang::SourceLocation`的定义。但发现`SourceLocation`仅包含一个`uint`，缺少源代码位置的具体信息。不过，通过分析调用栈和函数签名，我注意到一些参数可能与栈位置有关。这提示我可能需要更深入地研究clang前端，以了解具体的逻辑和操作过程。

       最终，通过对项目进行优化，如通过数组实现`PARSE_PACK`代替变参模板，成功解决了非法指令问题。数据量过大导致的编译器资源消耗过重，以及iOS默认的栈大小限制，是问题的关键所在。通过调整代码结构和优化资源使用，我解决了非法指令问题，确保了项目的正常编译。