LLVM 背景

LLVM 项目的创始人为 Chris Lattner，亦是Swift之父。据传作者只是想写一个底层的虚拟机，这也是 LLVM 名字的由来，Low Level Virtual Machine，类似Java的JVM虚拟机。后来，LLVM 从来没有被用作过虚拟机。所以人们决定仍然叫他LLVM，其实它跟虚拟机没有半毛钱关系。官方描述如下 The name "LLVM" itself is not an acronym; it is the full name of the project. “LLVM”这个名称本身不是首字母缩略词，它是项目的全名。

传统编译器架构

传统编译器架构介绍如下图所示：

• Frontend：解析源代码，检查错误，并且把它翻译为特定语言语法抽象树（Abstract Syntax Tree，AST）。AST也可以被进一步优化转换为中间表示（比如，LLVM Intermedaite Representaion），后面的2个阶段都使用这个中间表示。
• Optimizer：优化代码。比如去除无用的变量或计算，进而提高代码运行效率。
• Backend：把优化后的代码转换为目标机器码（Target Instruction Set）。目标是生成充分可以利用目标机器体系结构的native code。

 LLVM 架构

• 不同的前、后端使用统一的中间代码 LLVM Intermediate Representation (LLVM IR)。
• 支持一种新的编程语言，只需要实现一个新的前端。
• 支持一种新的硬件设备，只需要实现一个新的后端。
• 优化阶段 Optimizer 是一个通用的阶段，它针对的是统一的 LLVM IR，不论是支持新的编程语言，还是支持新的硬件设备，都不需要对优化阶段做修改。

相比之下，GCC 的前端后端耦合在了一起。所以 GCC 若要支持一门新的语言，或者支持一个新的目标平台，就变得特别困难。

LLVM 现在被作为实现各种静态和运行时编译语言的通用基础结构 (GCC家族、Java、.NET、Python、Ruby、Scheme、Haskell、D等)。

Clang 与 LLVM 区别

Clang 是 LLVM 项目的一个子项目，是基于 LLVM 架构的 C/C++/Objective-C 编译器前端。

LLVM 整体架构，前端用的是 Clang；广义的 LLVM 是指整个 LLVM 架构，一般狭义的LLVM指的是 LLVM 后端（包含代码优化和目标代码生成）。

源代码（C/C++）经过 Clang ---> 中间代码(经过一系列的优化，优化用 Pass) ---> 机器码（目标程序）。

 Clang 与 GCC 区别

• 编译速度快：在某些平台上，Clang的编译速度显著的快过GCC(Debug模式下编译OC速度比GCC快3倍)。
• 占用内存小：Clang生成的AST所占用的内存是GCC的五分之一左右。
• 模块化设计：Clang采用基于库的模块化设计，易于 IDE 集成及其他用途的重用。
• 诊断信息可读性强：在编译过程中，Clang 创建并保留了大量详细的元数据 (metadata)，有利于调试和错误报告。
• 设计清晰简单，容易理解，易于扩展增强。

参考

深入浅出让你理解什么是LLVM - 简书 (jianshu.com)