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iOS编译

• 编译器
• LLVM

编译器

一般编译器由三部分构成，从源码到机器码经过一下三部分：

• 编译器前端（FrontEnd）：通过词法分析、语法分析、语义分析抽象为语法树AST，生成中间代码.IR 文件
• 优化器（Optimizer）：优化.IR文件
• 编译器后端（BackEnd）：将中间代码转换各平台的机器码，如x86，ARM。

编译器结构

LLVM

LLVM的一般是指LLVM的整个架构，但一般指LLVM的后端。

LLVM结构图.png

如图所示，不同的前后端使用统一的IR文件，这样中间优化阶段都不需要修改，这样只要新增前后端就可以了。

Clang

Clang是LLVM项目的子项目，是C系列（C、C++、OC）的编译器前端。

主要流程

Clang执行的主要流程如图所示：

clang执行的主要流程.png

• 预处理（Preprocess）：include扩展、标记化处理、去除注释、条件编译、宏替换、宏删除。对C输出.i，C++输出.ii，对 OC 输出 .mi，对Objective-C++ 输出 .mii；
• 词法分析（Lexical Analysis）：将代码切成一个个token，比如大小括号、等于号、字符串等。是计算机科学中将字符序列转换为标记序列的过程；
• 语法分析（Semantic Analysis）：验证语法是否正确，抽象成语法树AST。由 Clang 中 Parser 和 Sema 配合完成；
• 静态分析（Static Analysis）：分析源代码以便自动发现错误；
• 中间代码代码生成（Code Generation）：生成IR中间代码，CodeGen 会负责将语法树自顶向下遍历逐步翻译成 LLVM IR。

SwiftC

SwiftC是swift语言的编译器前端。

主要流程

SwiftC主要流程.png

• Parse：词法分析组建，生成AST；
• Sema：对AST进行类型检查，转换成正确且完整的AST
• Clang Import，负责导入 Clang 模块，并将导出的 C 或 Objective-C API 映射到相应的 Swift API 中。最终导入的 AST 可以被语义分析引用；
• SILGen：将AST转换成RAW SIL；
• SIL保证转换：保证生成规范的SIL
• SIL优化：该阶段负责对程序执行额外的高级且专用于 Swift 的优化，包括（例如）自动引用计数优化、去虚拟化、以及通用的专业化

IR

LLVM IR 有三种表现形式：

• text：便于阅读的文本格式，类似于汇编语言，拓展名.ll
• bitcode：二进制格式，拓展名.bc
• memory：内存格式

LLVM后端主要流程

LLVM后端主要流程.png

• 优化（Optimize）:LLVM 会去做些优化工作；在 Xcode 的编译设置里也可以设置优化级别-01，-03，-0s；优化级参数位于参数位于Build Settings -> Apple Clang - Code Generation ->Optimization Level。是利用 LLVM 的 Pass 去处理的，我们可以自己去自定义 Pass；
• 生成目标文件（Assemble）：生成 Target 相关 Object(Mach-o)；
• 链接（Link）：生成 Executable 可执行文件。

BitCode

BitCode 其实就是 IR 代码的一种编码形式。 BitCode 是以 section 形式保存在可执行文件中。当我们把携带 BitCode 的 App 提交到 AppStore 后，苹果会提取出可执行文件中的 BitCode 段，然后针对不同的 CPU 架构编译和链接成不同的可执行文件变体(Variant)，不同 CPU 架构的设备会自动选择合适的架构的变体进行下载。而在 BitCode 之前，我们都是把所有需要的 CPU 架构集合打包成一个 Fat Binary，结果就是用户最终下载的安装包之中有很多冗余的 CPU 架构支持代码。开启BitCode之后，编译器后端(Backend)的工作都由 Apple 接管。

链接

iOS编译简析