很多时候,出现一些类似GNU,GCC,CLANG,LLVM等与编译器有关的名词的时候,都不太清楚它到底是干嘛的,理解这些东西后,
对于xcode中很多配置型的需求修改起来都会得心应手,因此有必要了解透彻他们直接的关系与区别。

1 GUN
 
“GNU,名称来自Gnu's Not Unix"的缩写,一个类UNIX操作系统,由GNU计划推动,目标在于创建一个完全兼容于UNIX自由软件环境。”
由于当时UNIX系统是商业软件,是收费的,而且有一部分源码是没有开放的,所以在1983年,理查德·斯托曼提出GNU计划,希望发展出一套完整的开放源代码操作系统来取代Unix,计划中的操作系统,名为GNU。
因此,GNU的出现的目的就是为了取代UNIX系统。
但是操作系统是包括很多软件的,除了操作系统内核之外,还要有编辑器,编译器,shell等等一些软件来支持。
      1989年,GNU项目中的其他部份,如编辑器、编译器、shell等都已经完成,独缺操作系统核心。1990年,自由软件基金会开始正式发展Hurd,作为GNU项目中的操作系统。
注意:linux并不是GNU计划的一部分。linux只是使用了许多GNU计划软件(包括GCC编译器,文本编译器等)。
      1991年,Linux出现,所有GNU项目中,运行于用户空间的软件,都可以在Linux上使用。许多开发者转向于Linux,Linux成为常见的GNU计划软件运行平台。理查德·斯托曼主张,Linux操作系统使用了许多GNU计划软件,应正名为GNU/Linux,但没有得到Linux社区的一致认同,形成GNU/Linux命名争议
1992年,Linux与其他GNU软件结合,完全自由的操作系统正式诞生。许多程序员参与了Linux的开发与修改,也经常将Linux当成开发GNU计划软件的平台。该操作系统往往被称为“GNU/Linux”或简称Linux。但Linux本身不属于GNU计划的一部份,GNU计划自己的内核Hurd依然在开发中,但直到2013年为止,都还没有稳定版本发布。
GNU工程十几年以来已经成为一个对软件开发主要的影响力量,创造了无数的重要的工具,例如:强健的编译器,有力的文本编辑器,甚至一个全功能的操作系统。这个工程是从1984年麻省理工学院的程序员理查德·斯托曼的想法得来的,他想要创建一个自由的、和UNIX类似的操作环境。从那时开始,许多程序员聚集起来开始开发一个自由的、高质量、易理解的软件。
GNU计划采用了部分当时已经可自由使用的软件,例如TeX排版系统和X
Window
视窗系统等。不过GNU计划也开发了大批其他的自由软件,这些软件也被移植到其他操作系统平台上,例如Microsoft
Windows
BSD家族、SolarisMac
OS
许多UNIX系统上也安装了GNU软件,因为GNU软件的质量比之前UNIX的软件还要好。
所以,GNU计划中的许多软件目前在所有的操作系统中都应用广泛(Unix,mac,linux,windows,bsd...),最出名的就是GCC了
总结:
       GNU计划本来是为了开发一个自由系统来取代UNIX的,但是由于开发的内核hurd一直不怎么样,这个系统至今都没出稳定版本,然而GNU计划中开发的其他一些自由软件,比如GCC编译器,却非常的好,在移植到各大操作系统上一直广泛使用至今。
注意一点:
     文中说的自由软件,千万别与免费软件混淆了,自由是说你可以自由的使用,当然前提是获得了源码才能自由的使用。
比如,你在一个应用里面使用了gcc计划的软件,你卖自己的应用多少钱你自己定。免费的软件不一定是开源的。
2. GCC
“ GCC(GNU Compiler Collection,GNU编译器套装),是一套由GNU开发的编程语言编译器。它是一套以GPLLGPL许可证所发布的自由软件,也是GNU项目的关键部分,亦是自由的类Unix及苹果电脑Mac
OS X
 操作系统的标准编译器。GCC(特别是其中的C语言编译器)也常被认为是跨平台编译器的事实标准。

GCC原名为GNU C语言编译器GNU C Compiler),因为它原本只能处理C语言。GCC很快地扩展,变得可处理C++。之后也变得可处理FortranPascalObjective-CJavaAda,以及Go与其他语言。

原本用C开发,后来因为LLVMClang的崛起,令GCC更快将开发语言转换为C++。许多C的爱好者在对C++一知半解的情况下主观认定C++的性能一定会输给C,但是Taylor给出了不同的意见,并表明C++不但性能不输给C,而且能设计出更好,更容易维护的程序 ”

由于GCC已成为GNU系统的官方编译器(包括GNU/Linux家族),它也成为编译与创建其他操作系统的主要编译器,包括BSD家族、Mac
OS X
NeXTSTEPBeOS

GCC通常是跨平台软件的编译器首选。有别于一般局限于特定系统与运行环境的编译器,GCC在所有平台上都使用同一个前端处理程序,产生一样的中介码,因此此中介码在各个其他平台上使用GCC编译,有很大的机会可得到正确无误的输出程序。 
总结:
mac之前的cocoa框架便是用GCC编译的,所以ios与mac os都是默认使用的GCC编译器(现在是clang与llvm,下面会有介绍)
android的系统层因为是linux内核,自然也是GCC编译的,但是android的app因为是运行在Dalvik虚拟机,所以用的不是GCC。
windows的应用,大部分都是使用的vs系列的编译器,毕竟是windows自家的编译器,用到GCC的不多。
3.Clang
先看看wiki百科上的官方说明: http://zh.wikipedia.org/wiki/Clang
“ Clang 是一个CC++Objective-CObjective-C++编程语言的编译器前端。它采用了底层虚拟机(LLVM)作为其后端。
它的目标是提供一个GNU编译器套装(GCC)的替代品。 Clang项目包括Clang前端和Clang静态分析器等。

这个软件项目在2005年由苹果电脑发起,是LLVM编译器工具集的前端(front-end),目的是输出代码对应的抽象语法树(Abstract
Syntax Tree, AST),并将代码编译成LLVM Bitcode。接着在后端(back-end)使用LLVM编译成平台相关的机器语言 。Clang支持C、C++、Objective
C。

Clang本身性能优异,其生成的AST所耗用掉的内存仅仅是GCC的20%左右。FreeBSD 10将Clang/LLVM作为默认编译器.
测试证明Clang编译Objective-C代码时速度为GCC的3倍,还能针对用户发生的编译错误准确地给出建议。 
总结:
GCC目前作为跨平台编译器来说它的兼容性无异是最强的,兼容最强肯定是以牺牲一定的性能为基础的,苹果为了提高性能,因此专门针对mac系统开发了专用的编译器clang与llvm,clang用于编译器前段,llvm用于后端。
3.LLVM
LLVM,它是一个编译器的基础建设,以C++写成。它是为了任意一种编程语言写成的程序,利用虚拟技术,创造出编译时期链结时期运行时期以及“闲置时期”的优化。
在Xcode4之后,苹果将Xcode的默认编译器变成了LLVM,为什么呢?

LLVM历史

Apple(包括中后期的NeXT) 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对编译工具会提出更高的要求。

   
一方面,是Apple对Objective-C语言(甚至后来对C语言)新增很多特性,但GCC开发者并不买Apple的帐——不给实现,因此索性后来两
者分成两条分支分别开发,这也造成Apple的编译器版本远落后于GCC的官方版本。另一方面,GCC的代码耦合度太高,不好独立,而且越是后期的版本,
代码质量越差,但Apple想做的很多功能(比如更好的IDE支持)需要模块化的方式来调用GCC,但GCC一直不给做,从根本上限制了LLVM-GCC
的开发。 所以,这种不和让Apple一直在寻找一个高效的、模块化的、协议更放松的开源替代品,于是Apple请来了编译器高材生Chris
Lattner, LLVM就这样产生了。
Clang历史

Apple吸收Chris
Lattner的目的要比改进GCC代码优化宏大得多——GCC系统庞大而笨重,而Apple大量使用的Objective-C在GCC中优先级很低。此
外GCC作为一个纯粹的编译系统,与IDE配合得很差。加之许可证方面的要求,Apple无法使用LLVM
继续改进GCC的代码质量。于是,Apple决定从零开始写 C、C++、Objective-C语言的前端 Clang,完全替代掉GCC。

正像名字所写的那样,Clang只支持C,C++和Objective-C三种C家族语言。2007年开始开发,C编译器最早完成,而由于Objective-C相对简单,只是C语言的一个简单扩展,很多情况下甚至可以等价地改写为C语言对Objective-C运行库的函数调用,因此在2009年时,已经完全可以用于生产环境。C++的支持也热火朝天地进行着。

更详细的原因:
总结:
因为GCC的编译器已经慢慢无法满足苹果的需求,因此,苹果开发了Clang与LLVM来完全取代GCC,Xcode4之后,苹果的默认编译器已经是LLVM了。Clang作为编译器前端,LLVM作为编译器后端。
在Xcode6.0中查看默认编译器:
4.编译器相关知识
问题:苹果以clang作为编译器前端,llvm作为编译器后端,那么编译器的前后端到底是什么东西呢?
     我们先回到一个常识性的问题,什么是编译器呢?简单地说,编译器可以看作是一个语言翻译器。就像把中文翻译成英语一样,编译器可以把高级语言翻译成计算机能够执行的机器语言。这样看来,GCC可以算得上是一个精通多国语言的高级翻译官了。
最简单的GCC使用指令如下所示:

gcc  hello.c  -o  hello

GCC接受hello.c作为输入,最后产生目标可执行代码hello。这个简单的流程实际上经历了很多步骤,如下图所示:
虽然我们只用了一条命令就完成了编译,但实际上gcc命令依次呼叫了cpp,gcc自己,gas以及ld来进行完整的编译流程,最后生成最终的可执行文件hello。 

学过编译原理这门课程的同学对下面这副图应该很熟悉,这是经典的编译流程。

下面以GCC编译器为例,GCC作为经典的编译器,自然也是遵循这个教科书流程(实际GCC的处理更复杂点,但本质上是一样的)。我们先简化一下上面这幅图,以中间代码为分界,前面的词法分析、语法分析、语义分析我们把它称之为前端处理,后面的优化和目标代码生成我们称之为后端处理。

试想一下,是否可以为不同的高级语言单独写一个前端,然后为不同的处理器架构单独写一个后端呢?

GCC基本上也是这么实现的,不过不要误会,并没有一个统一的gcc执行程序能够处理如此多的前端和后端,每个语言的编译器都是一个独立的程序(如C语言
的编译器是gcc,C++的编译器是g++),而不同的后端也要对应不同的可执行程序。你可以下载单独的一份GCC源代码,通过不同的configure
来生成自己需要的编译器。

而且,编译器的实现也比上图要复杂的多,前端的主要功能是产生一个可供后端处理的语法树,而语法树结构实际上很难与处理器架构脱钩,这些都是编译器应用中需要解决的问题。

GCC强大的真正原因是什么?是因为它支持了众多的前端和后端吗?这些都不过是一个表象而已。GCC是一款真正自由的编译器,我们可以随时把代码拿过来修
改以实现自己需要的功能。如果你的硬件平台增加了一些指令,而普通的编译器并不能产生这些指令怎么办?在GCC后端添加这些指令吧。如果你觉得C语言用的
不太顺手,想给它添加一些功能怎么办?修改GCC的前端吧。因为有了GCC,我们才拥有这些自由,以及迅速实现自己想法的能力,而这些才是GCC强大背后
的基础。

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