Clang 17, la última versión principal de Clang a partir de octubre de 2023, tiene soporte completo para todos los estándares C++ publicados hasta C++17 , implementa la mayoría de las funciones de C++20 y tiene soporte inicial para el próximo estándar C++23. . [15] Desde v16.0.0, Clang compila C++ utilizando el dialecto GNU++17 de forma predeterminada, que incluye características del estándar C++17 y extensiones GNU conformes. [dieciséis]
Fondo
A partir de 2005, Apple Inc. comenzó a utilizar ampliamente LLVM en varios productos comerciales, [17] incluidos iOS SDK y Xcode 3.1. Uno de los primeros usos de LLVM fue un compilador de código OpenGL para OS X que convierte llamadas OpenGL en llamadas más fundamentales para unidades de procesamiento de gráficos (GPU) que no admiten ciertas funciones. Esto permitió a Apple admitir OpenGL en computadoras que usaban conjuntos de chips Intel GMA , aumentando el rendimiento en esas máquinas. [18]
El proyecto LLVM originalmente pretendía utilizar la interfaz de GCC . El código fuente de GCC, sin embargo, es grande y algo engorroso; como lo expresó un desarrollador de GCC desde hace mucho tiempo refiriéndose a LLVM, "Tratar de hacer bailar al hipopótamo no es realmente muy divertido". [19] Además, el software de Apple utiliza Objective-C , que es de baja prioridad para los desarrolladores de GCC. Como tal, GCC no se integra fácilmente en el entorno de desarrollo integrado (IDE) de Apple. [20] Finalmente, el acuerdo de licencia de GCC, la Licencia Pública General GNU (GPL) versión 3 , requiere que los desarrolladores que distribuyen extensiones o versiones modificadas de GCC hagan que su código fuente esté disponible, pero la licencia de software permisiva de LLVM no requiere esto. [6] [7]
Al final, Apple decidió desarrollar Clang, un nuevo compilador que soporta C, Objective-C y C++. [20] En julio de 2007, el proyecto recibió la aprobación para convertirse en código abierto. [21]
Diseño
Clang trabaja en conjunto con LLVM. [22] La combinación de Clang y LLVM proporciona la mayor parte de la cadena de herramientas para reemplazar la pila GCC . Uno de los principales objetivos de Clang es proporcionar una arquitectura basada en bibliotecas, [23] para que el compilador pueda interoperar con otras herramientas que interactúan con el código fuente, como los entornos de desarrollo integrados (IDE). Por el contrario, GCC funciona en un flujo de trabajo de compilación , enlace y depuración ; integrarlo con otras herramientas no siempre es fácil. Por ejemplo, GCC utiliza un paso llamado plegar que es clave para el proceso de compilación general, que tiene el efecto secundario de traducir el árbol de código a una forma que no se parece al código fuente original. Si se encuentra un error durante o después del paso de plegado, puede resultar difícil volver a traducirlo a una ubicación en la fuente original. Además, los proveedores que utilizan la pila GCC dentro de los IDE deben utilizar herramientas independientes para indexar el código y proporcionar funciones como resaltado de sintaxis y finalización inteligente de código .
Clang retiene más información durante el proceso de compilación que GCC y preserva la forma general del código original, lo que facilita la asignación de errores a la fuente original. Los informes de errores de Clang son más detallados, específicos y legibles por máquina, por lo que los IDE pueden indexar la salida del compilador. El diseño modular del compilador puede ofrecer indexación de código fuente, verificación de sintaxis y otras características normalmente asociadas con sistemas de desarrollo rápido de aplicaciones . El árbol de análisis también es más adecuado para admitir la refactorización automatizada de código , ya que representa directamente el código fuente original.
Clang compila sólo lenguajes similares a C, como C, C++, Objective-C y Objective-C++. En muchos casos, Clang puede reemplazar a GCC según sea necesario, sin otros efectos en la cadena de herramientas en su conjunto. [ cita necesaria ] Es compatible con la mayoría de las opciones de GCC utilizadas comúnmente. Flang, un proyecto de Fortran, estaba en progreso en 2022. Sin embargo, para otros lenguajes, como Ada , LLVM sigue dependiendo de GCC u otra interfaz de compilador.
Flang - Fortran
El proyecto Flang de Nvidia y The Portland Group añade soporte para Fortran . [24] Flang es la interfaz Fortran de LLVM. A menudo se le conoce como "LLVM Flang" para diferenciarse del "Classic Flang": son dos compiladores de Fortran separados e independientes. "LLVM Flang" está en desarrollo activo. Las versiones de desarrollo de Flang estaban en progreso en octubre de 2023 [actualizar]y se podían descargar desde el Proyecto LLVM. [25]
Rendimiento y compatibilidad con GCC
Sonido metálico compilando htop
Clang es compatible con GCC. [12] Su interfaz de línea de comandos comparte muchas de las opciones y opciones de GCC . Clang implementa muchas extensiones del lenguaje GNU e intrínsecos del compilador , algunos de los cuales son puramente por compatibilidad. Por ejemplo, aunque Clang implementa intrínsecos atómicos que corresponden exactamente con los atómicos C11 , también implementa __sync_*los intrínsecos de GCC para compatibilidad con GCC y libstdc++ . Clang también mantiene la compatibilidad ABI con el código objeto generado por GCC . En la práctica, Clang es un sustituto directo de GCC. [26]
Los desarrolladores de Clang pretenden reducir el uso de memoria y aumentar la velocidad de compilación en comparación con compiladores de la competencia, como GCC. En octubre de 2007, informaron que Clang compiló las bibliotecas Carbon más del doble de rápido que GCC, mientras usaba aproximadamente una sexta parte de la memoria y el espacio en disco de GCC. [27] En 2011, Clang parecía conservar esta ventaja en el rendimiento del compilador. [28] [29] A mediados de 2014, Clang todavía compila consistentemente más rápido que GCC en un tiempo de compilación mixto y una prueba comparativa de rendimiento del programa. [30] Sin embargo, para 2019, Clang es significativamente más lento en la compilación del kernel de Linux que GCC, mientras que sigue siendo un poco más rápido en la compilación de LLVM. [31]
Si bien Clang históricamente ha sido más rápido que GCC en la compilación, la calidad de salida se ha quedado atrás. A partir de 2014, el rendimiento de los programas compilados por Clang iba por detrás del rendimiento del programa compilado por GCC, a veces por factores importantes (hasta 5,5 veces), [30] replicando informes anteriores de un rendimiento más lento. [28] Ambos compiladores han evolucionado para aumentar su rendimiento desde entonces, y la brecha se ha reducido:
Las comparaciones realizadas en noviembre de 2016 entre GCC 4.8.2 y clang 3.4, en un gran conjunto de archivos de prueba, muestran que GCC supera a clang en aproximadamente un 17 % en código fuente bien optimizado. Los resultados de las pruebas son específicos del código y el código fuente C no optimizado puede revertir dichas diferencias. Por tanto, los dos compiladores parecen en términos generales comparables. [32] [ fuente no confiable ]
Las comparaciones realizadas en 2019 en Intel Ice Lake han demostrado que los programas generados por Clang 10 alcanzaron el 96% del rendimiento de GCC 10 en 41 puntos de referencia diferentes (ganando 22 y perdiendo 19 de ellos). [31]
Interfaz
libclangproporciona una interfaz C, proporcionando una API relativamente pequeña. La funcionalidad expuesta incluye: analizar el código fuente en un AST , cargar AST, atravesar el AST y asociar ubicaciones de origen con elementos dentro del AST.
Historial de estado
Esta tabla presenta solo pasos y lanzamientos importantes en la historia de Clang.
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