讲一个编译器的故事，Gcc和LLVM的明争暗斗

Posted 2021-04-26 软件那些事儿

在知识星球里，有位朋友问了我两个问题：

问题1：LLVM比GCC好在哪里？

问题2：栋哥如何看待Numba项目？Numba: A High Performance Python Compiler

我回答了第一个问题：

说LLVM比Gcc强在哪里这事，还是得看历史发展的进程，先来说一个事情吧，2010年，编程界最高的奖Programming Languages Software Award给了Chris Lattner这个家伙，这个家伙是谁呢？现在的Google的TensorFlow做事情，之前在Tesla，那个做电动车的公司做自动驾驶，再往前，在Apple公司做LLVM。

他的网站是http://nondot.org/~sabre/，他在读硕士的时候，喜欢做编译器，把《Compilers: Principles, Techniques, and Tools》（以后简称龙书，国内很多高校也用这本书）这本书读了好几遍，写了一篇硕士论文，提出了自己的想法，要在编译时、链接时、运行时甚至是在闲置时优化程序的编译思想，这个思想奠定了 LLVM 的基础。我曾经下载过他的论文，他把龙书的思想推进了很多。

然后在读博士的时候，他拿来Gcc的代码，用了一小段时间，用来和他的LLVM做对比，当然了，LLVM他说是全胜，可能不是吹的，毕竟美国写论文造假会被搞死的，他在博士期间就成了名气很大的编译器专家，Apple可不是只有乔布斯，直接找到他让他来Apple做点什么，随便做点什么都行，他觉得他还是做编译器吧。

Apple，甚至Apple购买的NeXT，一直是用Gcc当官方编译器，这是开源世界的不二选择。Apple的主要语言是Objective-C，除了Apple，没有哪个公司用这个语言。但是这个语言又依赖Gcc。（题外话，Gcc这个团队，出了名的脾气大，再加上自己是唯一选择，所以，Gcc支持啥都是半吊子，除了C语言能完全支持外，对C++不能完全支持，对Objective-c不能完全支持，像Objective-c改进了C语言的内存释放机制，使用autorelease机制，要用Gcc的支持，结果Gcc不理Apple，给钱可以，给任务不行。

Apple很难过，所以Apple自己新开了一条Gcc，这导致了Gcc组新加的功能Apple用不到，Apple的Gcc和GNU的Gcc差距越来越大，如果大家用过早期的XCode的话，会发现Apple的Gcc落后于GNU的Gcc。再加上Gnu的Gcc对IDE极度不友好，Gcc就是设计为命令行工作的，谁会在意IDE，用IDE的选手都Low爆了好不好？但是Apple不这么认为，于是GNU的Gcc和Apple的Gcc产生了冲突，冲突的顶点是，如果Apple想对GNU的Gcc修改，不好意思，不能！

GNU其实也没那么“开源”，他们在2019年1月27日发了一个文件叫《GCC RUNTIME LIBRARY EXCEPTION》https://www.gnu.org/licenses/gcc-exception-3.1.html,这个条款很长，但是有几条都是刺向Apple，因为Apple也有自己的Gcc，我称之为第三方的apple-gcc, GNU，或者FSF有自己的Gcc，我称之为纯种Gcc，FSF或者GNU说，如果你们这些商业公司（主要是Apple）想使用apple-gcc优化过的代码来使用Gcc，那是不行的。【题外话，千万不要认为开源的人都是活雷锋，哪有那回事儿！！】

Apple从法律上被禁止使用Gcc了，(说好的开源呢?)，当时有媒体说Apple给GNU每年捐款5000万以上，结果换来一刀透心凉。Apple没办法，不是不想使用Gcc，而是从法律上没资格再使用Gcc了，只能自己搞。

Apple就问Chris Lattner，你的编译器搞的啥样了？Chris Lattner回答说，最近在搞OpenGL的事，编译器还没太专注，只是针对OpenGL优化了一下LLVM。Apple也只能说，先别搞OpenGL了，先搞编译器吧。牛人的思路和常人不同，Chris Lattner说你搞编译器不就是为了让程序运行的快一点么？我现在搞OpenGL也是让软件运行的快一点，不冲突，两个一起搞吧。于是在Mac OS X 10.5上，LLVM能够把显卡（比如Intel GMA显卡）不支持的OpenGL指令高效的翻译成CPU指令，这个黑科技在当年还是挺让人震惊的。同时，他发布了LLVM-GCC。Chris Lattner也有一颗开源的心，他不想和GNU以及FSF闹翻，他把自己的代码同步到当时的GCC 4中，但是FSF并没有释放善意。这也是Chris Lattner在Apple时期最后一次提交代码给Gcc，他要开始自己做LLVM了。

在Apple多次试图取得改进Gcc代码的许可受阻以后，Apple 决定从零开始写 C、C++、Objective-C 语言的前端 Clang，完全替代掉 GCC。Clang 只支持 C，C++和 Objective-C 三种C家族语言。

还记得龙书么，CLang的成功代表了LLVM已经可以与Gcc抗衡了，所以，他也为LLVM选了一条龙当作Logo。

Clang的特性是编译快速，占内存少，而代码质量还比 GCC 来得高。有测评是在编译Objective-C时快3-5倍。编译时需要的内存是Gcc的1/10。最好的是，如果你用过Gcc，会发现Gcc的错误信息几乎不是给人读的，但是CLang的就是简单的英语句子，而且还给错误加了颜色，以及改正的意见，这些意见还非常的靠谱。

如果我没有记错的话，在2010年，Clang已经完全支持ISO C++标准了，Gcc搞了20多年，还不行，到今天还不行，我还特意去看了一下，gcc的官网上这么写的“GCC has experimental support for the next revision of the C++ standard, which is expected to be published in 2020.”。也就是说到2020年才可能发布一支持c++的版本，当然了，不要抱太大希望就是了。

因为我工作主要是用FreeBSD，FreeBSD现在已经是用LLVM了，哈哈。除了一引起老的C++库我还要用gcc以外，因为GNU修改了一些C++的运行库要用GPLv3，但是FreeBSD不想跟进GPLv3，所以只能用一些老的只支持GPLv2 的C++库，不久的将来，Gcc可能就从FreeBSD中消失了。

第二个问题我不会，我对Python虽然用的也比较多，但是还是不够多吧。

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