• 前端（Front-End）：处理高级语言（如 C/C++/Obj-C）的编译，生成中间表示（IR）
  • 优化器（Optimizer）：对中间表示进行优化，提高代码执行效率
  • 后端（Back-End）：将优化后的中间表示转换为目标平台的机器码

当用户编写的 C/C++/Obj-C 代码输入到 Clang 前端时，Clang 会执行以下步骤：

  • 词法分析（Lexical Analysis）：将源代码转换为标记（tokens）
  • 语法分析（Syntax Analysis）：将标记转换为抽象语法树（AST）
  • 语义分析（Semantic Analysis）：检查语义正确性，生成中间表示（IR）

生成的抽象语法树（AST）通过进一步处理，转换为 LLVM 的中间表示（IR）这个中间表示是一种平台无关的低级编程语言，用于连接前端和后端

在前端，Clang 将高级语言代码转换为为 LLVM 的中间表示（IR）

LLVM 的优化器

Analysis pass

Transform pass

作用：

  • 常量折叠（Constant Folding）：将编译时已知的常量表达式直接计算并替换。
  • 循环优化（Loop Optimizations）：如循环展开、循环交换等，以提高循环执行效率。
  • 死代码消除（Dead Code Elimination）：移除不必要的代码，提高执行效率。 经过优化后的 IR 是一个更高效的中间表示，准备好进行后续的代码生成。

LLVM 后端

  • 指令选择（Instruction Selection）：将 IR 转换为目标架构的汇编指令
  • 寄存器分配（Register Allocation）：为指令分配合适的寄存器
  • 指令调度（Instruction Scheduling）：优化指令执行顺序，以提高指令流水线的效率
  • 代码布局（Code Layout）：调整代码的排列顺序，以适应目标硬件的执行特性
  • 代码生成（Code Generation）：生成目标平台的汇编代码和最终的机器码。 最终，LLVM 后端输出目标平台的可执行文件