LLVM概述
LLVM是构架编译器(compiler)的框架系统，以C++编写而成，用于优化以任意程序语言编写的程序的编译时间(mpile-time)、连接时间(link-time)、运行时间®n-time)、以及空闲时间(idle-time)，对开发者保持开放，并兼容已有脚本。
传统编译器设计
编译器前端(Frontend)
编译器前端的任务是解析源代码。它会进行：词法分析，语法分析，语义分析, 检查源代码是否存在错误，然后构建抽象语法树(Abstract Syntax Tree,
AST) ,LLVM的前端还会生成中间代码(intermediate representation , IR)。
优化器(Optimizer)
优化器负责进行各种优化。改善代码的运行时间，例如消除冗余计算等。
后端(Backend) /代码生成器(CodeGenerator)
将代码映射到目标指令集。生成机器语言，并且进行机器相关的代码优化。
iOS的编译器架构
Objective C/C/C++使用的编译器前端是Clang, Swift是Swift，后端都是
LLVM。
LLVM的设计
当编译器决定支持多种源语言或多种硬件架构时，LLVM最重要的地方就来了。 其他的编译器如GCC,它方法非常成功，但由于它是作为整体应用程序设计的, 因此它们的用途受到了很大的限制。
LLVM设计的最重要方面是，使用通用的代码表示形式（IR），它是用来在编译器中表示代码的形式。所以LLVM可以为任何编程语言独立编写前端，并且可以为任意硬件架构独立编写后端。
Clang
Clang是LLVM项目中的一个子项目。它是基于LLVM架构的轻量级编译器，诞生之初是为了代替GCC，提供更快的编译速度。
它是负责编译C、C++、Objecte- C语言的编译器，它属于整个LLVM架构中的，编译器前端。
打印编译流程
clang -ccc-print-phases main.m
编译流程
0：输入文件：找到源文件。
1：预处理阶段：这个过程处理包括宏的替换，头文件的导入。
2：编译阶段：进行词法分析、语法分析、检测语法是否正确，最终生成IR。
3：后端：这里LLVM会通过一个一个的Pass去优化，每个Pass做一些事情，最终生成汇编代码。
4：生成目标文件。
5：链接：链接需要的动态库和静态库，生成可执行文件。
6：通过不同的架构，生成对应的可执行文件。
预处理阶段
执行命令
clang -E main.m >> main2.m //重定向输出新的文件
执行完毕可以看到头文件的导入和宏的替换。
编译阶段
词法分析
预处理完成后就会进行词法分析 .这里会把代码切成一个个Token,比如大小括 号，等于号还有字符串等。
clang -fmodules -fsyntax-only -Xclang -dump-tokens main.m
语法分析
词法分析完成之后就是语法分析，它的任务是验证语法是否正确。在词法分析的 基础上将单词序列组合成各类语法短语，如“程序”，“语句”，“表达式”等等，然 后将所有节点组成抽象语法树(Abstract Syntax Tree, AST)。语法分析程序判断源程序在结构上是否正确。
clang -fmodules -fsyntax-only -Xclang -ast-dump main.m
如果需要导入头文件，可以指定SDK
clang -isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator(sdk版本).sdk（自己SDK路径） -fmodules -fsyntax-only -Xclang -ast-dump main.m
生成中间代码 IR(intermediate representation )
完成以上步骤后就开始生成中间代码IR 了，代码生成器(Code Generation )会 将语法树自顶向下遍历逐步翻译成LLVM IR。通过下面命令可以生成.11的文本文 件，查看IR代码。
clang -S -fobjc-arc -emit-llvm main.m
Objective C代码在这一步会进行runtime的桥接：property合成，ARC处理等
IR的基本语法
@全局标识
%局部标识
alloca开辟空间
align内存对齐
i32 32个bit, 4个字节
store写入内存
load读取数据
call调用函数
ret返回
IR的优化
LLVM的优化级别分别是-O0 -O1 -O2 -O3 -Os(第一个是大写英文字母O)
clang -Os -S -fobjc-arc -emit-llvm main.m -o main.ll
bitCode
xcode7以后开启bitcode苹果会做进一步的优化。生成.be的中间代码。 我们通过优化后的IR代码生成.be代码
clang -emit-llvm -c main.ll -o main.bc
生成汇编代码
我们通过最终的.be或者.ll代码生成汇编代码
clang -S -fobjc-arc main.bc -o main.s
clang -S -fobjc-arc main.ll -o main.s
生成汇编代码也可以进行优化
clang -Os -S -fobjc-arc main.m -o main.s
生成目标文件(汇编器)
目标文件的生成，是汇编器以汇编代码作为输入，将汇编代码转换为机器代码, 最后输出目标文件(object file)o
clang -fmodules -c main.s -o main.o
通过nm命令，查看下main.o中的符号
生成可执行文件(链接)
连接器把编译产生的.o文件和(.dylib .a)文件，生成一个mach-o文件。
clang main.o -o main
Clang插件
- LLVM下载
清华开源软件镜像站下载LLVM项目 - 在LLVM的tools目录下下载Clang
cd llvm/tools
git clone https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/llvm/clang.git
- 在LLVM的projects目录下下载compiler-rt，libcxx，libcxxab
cd llvm/projects
git clone https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/llvm/compiler-rt.g it
git clone https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/llvm/libcxx.git git clone https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/llvm/libcxxabi.gi
- 在Clang的tools目录下安装 extra 工具
cd llvm/tools/clang/tools
git clone https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/llvm/clang-tools-e xtra.git
安装cmake
- 查看brew是否安装cmake,若果有就跳过
brew list
- 通过brew安装cmake
brew install cmake
编译LLVM
通过Xcode编译LLVM，build_xcode文件夹存放编译后的项目，这里是放在下载的llvm文件夹同级的目录
- cmake编译成Xcode项目
mkdir build_xcode
cd build_xcode
cmake -G Xcode ../llvm
-
使用Xcode编译Clang
创建插件
- 在/llvm/tools/clang/tools目录下新建插件目录MyPlugin
- 修改/llvm/tools/clang/tools 目录下CMakeList.txt文件，新增add_clang_subdirectory(MyPlugin)
- 在MyPlugin目录下新建一个名为MyPlugin.cpp的文件和CMakeLists.txt文件。并在CMakeLists.txt写入：
add_llvm_library( MyPlugin MODULE BUILDTREE_ONLY MyPlugin.cpp
)
- 接下来用cmake重新生成一下Xcode项目，在build_Xcode中
cmake -G Xcode ../llvm - 最后可以在LLVM的Xcode项目中可以看到Loadable modules目录下有自己的Plugin目录了。
测试插件
$自己编译出来的clang文件路径 -issysroot Xcode的sdk路径 -Xclang -load -Xclang 插件(.dylib)路径 -Xclang -add-plugin -Xclang 插件名 -c 源码路径