组装完整的工具链¶

简介 ¶

Clang 只是 C 家族编程语言完整工具链中的一环。为了组装完整的工具链，需要额外的工具和运行时库。Clang 被设计为与目标平台上现有的工具和库互操作，LLVM 项目为许多这些组件提供了替代方案。

本文档描述了完整工具链中必需的和可选的组件，以及它们在哪里可以找到，以及每个选项的受支持版本和限制。

警告

本文档目前描述了在具有 GCC 兼容 clang 驱动程序的类 POSIX 操作系统上的 Clang 配置。当使用 MSVC 兼容的 clang-cl 驱动程序将目标设为 Windows 时，某些细节会有所不同。

工具 ¶

C 家族编程语言的完整编译通常涉及以下工具管道，其中一些工具在某些编译中被省略

预处理器：执行 C 预处理器的操作：扩展 #include 和 #define。 -E 标志指示 Clang 在此步骤后停止。
解析：解析和语义分析源语言并构建源级中间表示（“AST”），生成预编译头文件 (PCH)，序言，或预编译模块文件 (PCM)，具体取决于输入。 -precompile 标志指示 Clang 在此步骤后停止。当输入是头文件时，这是默认行为。
IR 生成：将源级中间表示转换为优化器特定的中间表示 (IR)；对于 Clang，这是 LLVM IR。 -emit-llvm 标志指示 Clang 在此步骤后停止。如果与 -S 结合使用，Clang 将生成文本 LLVM IR；否则，它将生成 LLVM IR 字节码。
编译器后端：将中间表示转换为特定于目标的汇编代码。 -S 标志指示 Clang 在此步骤后停止。
汇编器：将特定于目标的汇编代码转换为特定于目标的机器代码目标文件。 -c 标志指示 Clang 在此步骤后停止。
链接器：将多个目标文件组合成一个映像（共享对象或可执行文件）。

Clang 提供了除链接器之外的所有这些部分。当多个步骤由同一个工具执行时，这些步骤通常会融合在一起，以避免创建中间文件。

当给定上述步骤之一的输出作为输入时，将跳过较早的步骤（例如，.s 文件输入将被汇编和链接）。

Clang 驱动程序可以与 -### 标志一起调用（此参数需要在大多数 shell 下转义），以查看它将为上述步骤运行哪些命令，而不实际运行它们。 -v（详细）标志将打印命令，并运行它们。

Clang 前端 ¶

Clang 前端 (clang -cc1) 用于编译 C 家族语言。前端的命令行界面被认为是实现细节，故意没有外部文档，并且可能会在不通知的情况下发生更改。

其他语言的语言前端 ¶

Clang 可以使用以非 C 家族语言编写的输入。在这种情况下，将使用外部工具来编译输入。当前支持的语言是

Ada (-x ada，.ad[bs])
Fortran (-x f95，.f，.f9[05]，.for，.fpp，不区分大小写)
Java (-x java)

在每种情况下，都会调用 GCC 来编译输入。

汇编器 ¶

Clang 可以使用 LLVM 的集成汇编器或外部特定于系统的工具（例如，GNU 操作系统上的 GNU 汇编器）从汇编代码生成机器代码。默认情况下，Clang 在所有支持它的目标上使用 LLVM 的集成汇编器。如果您希望改用系统汇编器，请使用 -fno-integrated-as 选项。

链接器 ¶

Clang 可以配置为使用以下几种不同的链接器

GNU ld
GNU gold
LLVM 的 lld
MSVC 的 link.exe

链接时优化由 lld 原生支持，并且在使用 gold 时通过链接器插件支持。

默认链接器因目标而异，可以通过 -fuse-ld=<linker name> 标志覆盖。

运行时库 ¶

需要许多不同的运行时库来为 C 家族程序提供不同级别的支持。Clang 将隐式链接每个运行时库的适当实现，该实现是根据目标默认值选择或通过 --rtlib= 和 --stdlib= 标志显式选择。

隐式链接的库集取决于语言模式。因此，在链接 C++ 程序时，应该使用 clang++，以确保提供 C++ 运行时。

注意

这些组件可能存在下面没有描述的其他实现。请告知我们这些其他实现与 Clang 的配合程度，以便将其添加到此列表中！

编译器运行时 ¶

编译器运行时库提供了由编译器隐式调用的函数的定义，以支持底层硬件不支持的操作（例如，128 位整数乘法），以及操作的内联扩展被认为不适合的情况。

默认运行时库是特定于目标的。对于 GCC 是主要编译器的目标，Clang 目前默认使用 libgcc_s。在大多数其他目标上，默认使用 compiler-rt。

compiler-rt (LLVM)¶

LLVM 的编译器运行时库提供了一套完整的运行时库函数，包含 Clang 将隐式调用的所有函数，位于 libclang_rt.builtins.<arch>.a 中。

您可以指示 Clang 使用 compiler-rt，方法是使用 --rtlib=compiler-rt 标志。这并非在所有平台上都支持。

如果使用 libc++ 和/或 libc++abi，您可能需要将它们配置为使用 compiler-rt 而不是 libgcc_s，方法是将 -DLIBCXX_USE_COMPILER_RT=YES 和/或 -DLIBCXXABI_USE_COMPILER_RT=YES 传递给 cmake。否则，您最终可能会将两个运行时库链接到您的程序中（这通常是无害的，但浪费了资源）。

libgcc_s (GNU)¶

GCC 的运行时库可以用作 compiler-rt 的替代品。但是，它缺少 LLVM 可能发出对它的引用的几个函数，尤其是在使用 Clang 的 __builtin_*_overflow 系列内联函数时。

您可以指示 Clang 使用 libgcc_s，方法是使用 --rtlib=libgcc 标志。这并非在所有平台上都支持。

原子库 ¶

如果您的程序使用了原子操作，并且编译器无法将所有操作直接降低到机器指令（因为要么没有已知的合适的机器指令，要么操作数已知不适合对齐），则将生成对运行时库 __atomic_* 函数的调用。这样的程序需要包含这些原子函数的运行时库。

compiler-rt (LLVM)¶

compiler-rt 包含原子库的实现。

libatomic (GNU)¶

libgcc_s 没有提供原子库的实现。相反，可以使用 GCC 的 libatomic 库在使用 libgcc_s 时提供这些库。

注意

Clang 目前在使用 libgcc_s 时不会自动链接到 libatomic。您可能需要手动添加 -latomic 来支持在使用非本地原子操作时（如果您看到引用 __atomic_* 函数的链接错误）此配置。

展开库 ¶

展开库提供了一系列 _Unwind_* 函数，实现了 Itanium C++ ABI 的语言中立堆栈展开部分 (一级)。它是 C++ ABI 库的依赖项，有时也是其他运行时的依赖项。

libunwind (LLVM)¶

LLVM 的解旋器库是 llvm-project git 仓库的一部分。要构建它，请在 cmake 调用中传递 -DLLVM_ENABLE_RUNTIMES=libunwind。

如果使用 libc++abi，您可能需要将其配置为使用 libunwind 而不是 libgcc_s，方法是将 -DLIBCXXABI_USE_LLVM_UNWINDER=YES 传递给 cmake。如果 libc++abi 被配置为使用 libunwind 的某个版本，那么该库将被隐式链接到链接到 libc++abi 的二进制文件中。

libgcc_s (GNU)¶

libgcc_s 具有集成的解旋器，不需要提供外部解旋器库。

libunwind (nongnu.org)¶

这是 libunwind 规范的另一个实现。请参阅 libunwind (nongnu.org)。

libunwind (PathScale)¶

这是 libunwind 规范的另一个实现。请参阅 libunwind (pathscale)。

Sanitizer 运行时 ¶

Clang 的 sanitizers (-fsanitize=...) 添加的检测会隐式地调用运行时库，以维护有关程序执行的辅助状态，并在检测到问题时发出诊断消息。

这些运行时库的唯一支持的实现由 LLVM 的 compiler-rt 提供，并且该库的相关部分 (libclang_rt.<sanitizer>.<arch>.a) 在使用 -fsanitize=... 标志链接时将被隐式链接。

C 标准库 ¶

Clang 支持各种各样的 C 标准库实现。

C++ ABI 库 ¶

C++ ABI 库提供了 Itanium C++ ABI 库部分的实现，涵盖了 Itanium C++ ABI 主要文档中的支持功能和异常处理支持的 II 级。当编译 C++ 代码时，Clang 会隐式地生成对该库中函数和对象的引用。

虽然可以使用 libstdc++ 链接 C++ 代码，并将使用 libc++ 的代码链接到同一个程序中（只要您不尝试跨越边界传递 C++ 标准库对象），但通常不可能在一个程序中拥有多个 C++ ABI 库。

Clang 使用的 C++ ABI 库版本将是所选 C++ 标准库链接到的版本。有几种实现可用

libc++abi (LLVM)¶

libc++abi 是 LLVM 对此规范的实现。

libsupc++ (GNU)¶

libsupc++ 是 GCC 对此规范的实现。但是，该库仅在静态链接 libstdc++ 时使用。libstdc++ 的动态库版本包含 libsupc++ 的副本。

注意

Clang 目前不会在静态链接 libstdc++ 时自动链接到 libsupc++。在使用 -static 或 -static-libstdc++ 时，您可能需要手动添加 -lsupc++ 来支持此配置。

libcxxrt (PathScale)¶

这是 Itanium C++ ABI 规范的另一个实现。请参阅 libcxxrt。

C++ 标准库 ¶

Clang 支持使用 LLVM 的 libc++ 或 GCC 的 libstdc++ 实现的 C++ 标准库。

libc++ (LLVM)¶

libc++ 是 LLVM 对 C++ 标准库的实现，旨在成为从 C++11 开始的 C++ 标准的完整实现。

您可以使用 -stdlib=libc++ 标志指示 Clang 使用 libc++。

libstdc++ (GNU)¶

libstdc++ 是 GCC 对 C++ 标准库的实现。Clang 支持 libstdc++ 4.8.3（2014 年 5 月 22 日发布）及更高版本。历史上，Clang 为在 libstdc++ 中发现的问题实现了变通方法，随着 libstdc++ 的修复版本变得足够旧，这些变通方法将被删除。

您可以使用 -stdlib=libstdc++ 标志指示 Clang 使用 libstdc++。