我的 Linux 开发项目的 Clang vs GCC

Posted 2023-02-14

【中文标题】我的 Linux 开发项目的 Clang vs GCC

【英文标题】：Clang vs GCC for my Linux Development project

【发布时间】：2012-01-02 14:24:44

【问题描述】：

我在上大学，我们在一个项目中使用 C。我们探索了 GCC 和 Clang，而 Clang 似乎比 GCC 更加用户友好。因此，我想知道在 Linux 上使用 C 和 C++ 进行开发时，使用 clang 而不是 GCC 有什么优点或缺点？

在我的情况下，这将用于学生级别的程序，而不是生产。

如果我使用 Clang，我应该使用 GDB 进行调试并使用 GNU Make，还是使用其他调试器和 make 实用程序？

【问题讨论】：

据我所知，Clang 还远未“成熟”，尤其是在标准库支持方面。尽管如此，它还是有非常棒的错误消息，所以你总是可以通过在 Clang 上尝试代码来解决一个神秘的编译器错误。我相信 Clang 也可以将 C++ 编译为 C。

@KerrekSB：clang 中缺少“标准库支持”的哪些元素？

@StephenCanon：上次尝试时，我不得不使用 libstdc++（据我了解，这不是 Clang 的一部分）。就在前几天我们有this issue。无论如何，我没有追随最前沿，所以我的观点可能已经完全过时了。

@KerrekSB：关于您的链接，Clang 不适用于纯 Windows。它虽然在 MinGW 中工作。关于标准库，目前 Clang 还没有真正的标准库部分。 Clang 在 OSX 上与 libc++ 捆绑在一起，但是 libc++ 并未完全移植到其他环境中，因此那些 Clang 需要安装另一个标准库实现。在 Linux 上，libstdc++ 可以工作。

@KerrekSB：100% 支持 C++98。主要支持 C++11（最后我检查，不支持 <atomic>，可能还缺少其他一些小东西......我不能使用它，所以我没有完全跟上它的速度）。

【参考方案1】：

编辑：

gcc 的家伙确实提高了 gcc 的诊断体验（啊比赛）。他们创建了一个 wiki 页面来展示它here。 gcc 4.8 现在也有很好的诊断功能（gcc 4.9x 添加了颜色支持）。 Clang 仍处于领先地位，但差距正在缩小。

---

原文：

对于学生，我会无条件推荐 Clang。

gcc 和 Clang 在生成代码方面的表现现在还不清楚（虽然我认为 gcc 4.7 仍然领先，但我还没有看到确定的基准测试），但对于学生来说，学习这并不重要.

另一方面，Clang 极其清晰的诊断对于初学者来说肯定更容易理解。

考虑这个简单的 sn-p：

#include <string>
#include <iostream>

struct Student 
std::string surname;
std::string givenname;


std::ostream& operator<<(std::ostream& out, Student const& s) 
  return out << "" << s.surname << ", " << s.givenname << "";


int main() 
  Student me =  "Doe", "John" ;
  std::cout << me << "\n";

您会立即注意到Student 类的定义后缺少分号，对吧:)？

好吧，gcc notices it too，经过一段时间：

prog.cpp:9: error: expected initializer before ‘&’ token
prog.cpp: In function ‘int main()’:
prog.cpp:15: error: no match for ‘operator<<’ in ‘std::cout << me’
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.3.4/include/g++-v4/ostream:112: note: candidates are: std::basic_ostream<_CharT, _Traits>& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(std::basic_ostream<_CharT, _Traits>& (*)(std::basic_ostream<_CharT, _Traits>&)) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.3.4/include/g++-v4/ostream:121: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(std::basic_ios<_CharT, _Traits>& (*)(std::basic_ios<_CharT, _Traits>&)) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.3.4/include/g++-v4/ostream:131: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(std::ios_base& (*)(std::ios_base&)) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.3.4/include/g++-v4/ostream:169: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(long int) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.3.4/include/g++-v4/ostream:173: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(long unsigned int) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.3.4/include/g++-v4/ostream:177: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(bool) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.3.4/include/g++-v4/bits/ostream.tcc:97: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(short int) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.3.4/include/g++-v4/ostream:184: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(short unsigned int) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.3.4/include/g++-v4/bits/ostream.tcc:111: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(int) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.3.4/include/g++-v4/ostream:195: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(unsigned int) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.3.4/include/g++-v4/ostream:204: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(long long int) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.3.4/include/g++-v4/ostream:208: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(long long unsigned int) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.3.4/include/g++-v4/ostream:213: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(double) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.3.4/include/g++-v4/ostream:217: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(float) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.3.4/include/g++-v4/ostream:225: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(long double) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.3.4/include/g++-v4/ostream:229: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(const void*) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>]
/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.3.4/include/g++-v4/bits/ostream.tcc:125: note:                 std::basic_ostream<_CharT, _Traits>& std::basic_ostream<_CharT, _Traits>::operator<<(std::basic_streambuf<_CharT, _Traits>*) [with _CharT = char, _Traits = std::char_traits<char>]

Clang 也不完全是这里的主演，但仍然是：

/tmp/webcompile/_25327_1.cc:9:6: error: redefinition of 'ostream' as different kind of symbol
std::ostream& operator<<(std::ostream& out, Student const& s) 
     ^
In file included from /tmp/webcompile/_25327_1.cc:1:
In file included from /usr/include/c++/4.3/string:49:
In file included from /usr/include/c++/4.3/bits/localefwd.h:47:
/usr/include/c++/4.3/iosfwd:134:33: note: previous definition is here
  typedef basic_ostream<char>           ostream;        ///< @isiosfwd
                                        ^
/tmp/webcompile/_25327_1.cc:9:13: error: expected ';' after top level declarator
std::ostream& operator<<(std::ostream& out, Student const& s) 
            ^
            ;
2 errors generated.

我特意选择了一个触发不明确错误消息的示例（来自语法中的歧义），而不是典型的“哦，我的上帝 Clang 读懂了我的想法”示例。尽管如此，我们注意到 Clang 避免了错误的泛滥。无需吓跑学生。

【讨论】：

嗯...上次我检查时，我阅读了一篇发布各种基准测试的文章，其中在任何测试中，clang 几乎都将 gcc 从水中吹了出来。来源：clang.llvm.org/features.html#performance

@AscensionSystems：请注意，这些测试显示的是 Clang 二进制文件本身的性能（那是不久前），而不是您正在编译的二进制文件的性能。

这是一个很好的观点，我很想看看编译后的可执行文件之间的比较。我的印象是 clang 在优化方面做得更好，但我实际上没有看到任何基准。我去看看。

@AscensionSystems：这是我知道比较gcc 4.6 to llvm 3.0 的最新板凳，它显示了 gcc 的平均净优势。同样有趣的可能是DragonEgg bench，DragonEgg 是一个插件，它允许使用 gcc 前端（可能还有优化器）然后使用 LLVM 后端来生成代码。

上次我检查时，phoronix 基准非常不可信：编译器标志没有正确记录，但结果表明事情没有正确设置。

【参考方案2】：

截至目前，GCC 对 C++11 功能的支持比 Clang 更好、更完整。此外，GCC 的代码生成器比 Clang 中的代码生成器执行更好的优化（根据我的经验，我没有看到任何详尽的测试）。

另一方面，Clang 通常比 GCC 更快地编译代码，并且在您的代码出现问题时产生更好的错误消息。

选择使用哪一个实际上取决于对您来说重要的事情。我更看重 C++11 支持和代码生成质量，而不是编译的便利性。因此，我使用 GCC。对您而言，取舍可能会有所不同。

【讨论】：

这是最新的 Phoronix 文章比较 GCC 4.6 vs Clang 3.0 以及特定于推土机平台的 previous article。根据基准，获胜者要么是一个，要么是另一个（在上一篇文章中，gcc 4.7 也出现了），所以我个人觉得不清楚哪个表现更好。

为什么不同时使用呢？ Clang 用于开发，GCC 用于生产。

@segfault：这就是我目前正在做的事情。这个答案已经很老了，而且不再完全正确。自从我编写 Clang 和 GCC 以来，它都得到了显着改进（特别是，Clang 现在匹配 GCC 的整体 C++11 支持，并且 GCC 改进了它的错误消息和编译速度）。现在我建议同时使用两者，稍微偏爱 Clang，因为 Clang 源代码比 GCC 源代码更容易理解。

【参考方案3】：

我同时使用这两种方法是因为有时它们会给出不同的有用错误消息。

当一位核心开发人员第一次尝试使用 clang 进行编译时，Python 项目能够找到并修复一些小 bug。

【讨论】：

您对使用 clang 进行调试构建而使用 gcc 进行优化发布有何看法？

使用 Clang 开发并使用 GCC 发布是合理的，但请确保您的 GCC 版本通过了您的测试套件（包括和不包括 NDEBUG）。

感谢您的回复。我已经尝试了一段时间，效果非常好。我也收到了不同的警告，这很棒。

【参考方案4】：

我同时使用 Clang 和 GCC，我发现 Clang 有一些有用的警告，但对于我自己的光线追踪基准测试 - 它始终比 GCC 慢 5-15% （当然，请注意这一点，但是尝试对两者使用类似的优化标志）。

所以现在我使用 Clang 静态分析及其带有复杂宏的警告：（尽管现在 GCC 的警告几乎一样好 - gcc4.8 - 4.9）。

一些注意事项：

Clang 不支持 OpenMP，只有当你利用它时才重要，但既然我这样做了，它对我来说是一个限制。 (*****) 可能不太支持交叉编译（例如 FreeBSD 10 仍然使用 GCC4.x 用于 ARM），例如 gcc-mingw 在 Linux 上可用... (YMMV)。 一些 IDE 还不支持解析 Clangs 输出（例如QtCreator *****）。

编辑：QtCreator 现在支持 Clang 的输出

GCC 的某些方面得到了更好的记录，而且由于 GCC 的存在时间更长并且被广泛使用，您可能会发现更容易获得有关警告/错误消息的帮助。

***** - 这些领域正在积极开发中，可能很快就会得到支持

【讨论】：

我也使用 OpenMP，但我正在考虑切换到 TBB，我猜它可以与 Clang 一起使用。

TBB 在某些情况下可能是 OpenMP 的可行替代方案（但据我所知，仅适用于 C++），对于 C 不支持 - 也适用于大型项目，从 OpenMP 切换到其他东西可能不值得，尤其是如果 Clang 最终将支持 OpenMP。

【参考方案5】：

对于学生级别的程序，Clang 的好处是默认情况下更严格。 C标准。例如，以下 K&R 版本的 Hello World 被 GCC 接受而没有警告，但被 Clang 拒绝并带有一些描述性很强的错误消息：

main()

    puts("Hello, world!");

使用 GCC，你必须给它-Werror 才能让它真正表明这不是一个有效的 C89 程序。另外，您仍然需要使用c99 或gcc -std=c99 来获取C99 语言。

【讨论】：

gcc 通常至少应使用-Wall 调用，这确实会对此程序发出警告。不过，clang 确实会产生很好的警告/错误。

@caf：这正是我想要表达的观点，对于 GCC，您必须传递选项。开箱即用，它可能对教学目的过于宽容。

这可能是真的，但这是一个相当次要的问题。更重要的是错误消息的质量。 GCC 4.6 已经相当不错了，虽然我知道 clang 在那里做了一些真正的魔法。

@dreamlax：是的；还有gnu99、gnu++98 和gnu++0x。不过，我认为这些是真正的扩展，也就是说，它们可以顺利编译符合 ISO 标准的代码。以下是详细信息：for C、for C++。

此程序不应产生错误或警告。符合标准。

【参考方案6】：

我认为 clang 可能是一个替代方案。

GCC 和 clang 在 a+++++a 这样的表达上存在一些差异，我和我在 Mac 上使用 clang 而我使用 gcc 的同行有很多不同的答案。

GCC 已成为标准，而 clang 可能是替代方案。因为GCC非常稳定，clang还在开发中。

【讨论】：

Clang 正在迅速准备在 Linux 世界中完全取代 GCC，并且在 BSD 世界中已大体如此。它在几年前取代了 Mac 上的 GCC。 Clang是个好东西。我认为 GCC 可以成为个人的替代方案，对此我很高兴。

表达式 a+++++a 未定义，因此期望在每个编译器上得到不同的答案，甚至在同一编译器的不同版本上。在不同时间编译时，您甚至可以在同一编译器上为该表达式获得不同的结果。这就是“未定义”的意思。

a+++++a 应该失败，因为它被解析为 a ++ ++ + a，这是一个语法错误。

@Lelanthran 这不是 undefined 的意思。它具有未定义的行为，因此编译器可能无法编译它，或者它可能会在运行时抛出或锁定 CPU，因此您需要进行硬重置或更险恶的事情。