LLVM概述
LLVM是构架编译器(compliter)的框架系统，以C++编写而成，用于优化以任意程序语言编写的程序的便是时间(compile-time)、链接时间（link-time）、运行时间（run-time）以及空闲时间(idle-time)，对开发者保持开放，并兼容已有脚本。
LLVM计划启动于2000年，最初由美国UIUC大学的chris Lattner博士主持开展。2006年Chris Lattner加盟Apple inc。并致力于LLVM在Apple开发体系中的应用。Apple也是LLVM计划的主要资助者。
目前LLVM已经被苹果IOS开发工具，Xilinx Vivado、Facebook、Google等各大公司采用。
传统编译器设计
编译器前端(Frontend)
编译器前端的任务是解析源代码。它会进行：词法分析，语法分析，语义分析，检查源代码是否存在错误，然后构建抽象树语法（Abstract Syntax Tree AST），LLVM的前端还会生成中间代码(intermediate representation,IR).
优化器(Optimizer)
优化器负责进行各种优化，改善代码的运行时间，例如消除冗余计算等。
后端(Backend)/代码生成器(codeGenerator)
讲代码映射到目标指令集。生成机器语言，并且进行机器相关的代码优化。
iOS的编译架构
Object-C/C/C++使用的编译器前端是Clang，Swift是Swift，后端是LLVM。
LLVM的设计
当编译器决定支持多重源语言或者多种硬件架构时，LLVM最重要的地方就来了。其他的编译器如GCC，它方法非常成功，但犹豫它是作为整体应用程序设计的，因此它们的用途受到了很大的限制。
LLVM设计的最重要的方面是，使用普通的代码表示形式(IR),它是用来编译器中表示代码的形式，所以LLVM可以为任何编程语言独立编写前端，并且可以为任意硬件架构独立编写后端。
Clang
Clang是LLVM项目中的一个子项目。它是基于LLVM架构的轻量级编译器，诞生之初是为了替代GCC，提供更快的编译速度，踏实负责编译C、C++、Object C语言的编译器。它属于整个LLVM架构中的编译器前端。对于开发者来说，研究Clang可以给我们带来更多的好处。
编译流程
通过命令可以打印源码的编译阶段
clang -ccc-print-phases main.m
0:输入文件：找到源文件。
1：预处理阶段：这个过程处理包括宏的替换，头文件的导入。
2：编译阶段：进行词法分析，语法分析，检测语法是否正确，最终生成IR。
3：后端：这里LLVM会通过一个一个的Pass去优化，每个Pass做一些事情，最后生成汇编代码、
4：生成目标文件、
5：链接：链接需要的动态库和静态库，生成可执行文件。
6：通过不同的架构，生成对应的可执行文件。
预处理阶段
执行如下命令：
clang -E main.m执行完毕可以看到头文件的导入和宏的替换。
编译阶段
词法分析
预处理完成后就会进行词法分析，这里会把代码切成一个个Token，比如大小括号，等于号还有字符串等。
clang -fmodules -fsyntax-only -Xclang -dump-tokens main.m
语法分析
词法分析完成后就是语法分析，它的的任务是验证语法的正确性。在词法分析的基础上将单词序列组合成各类语法短语，如“程序”，“语句”,"表达式"等等，然后将所有的节点组成抽象语法树(Abstract Syntax Tree,AST).语法分析程序判断源程序在结构上是否正确。
clang -fmodules -fsyntax-only -Xclang -ast-dump main.m
如果头文件找不到，那么可以指定SDK
clang -isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/ iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator12.2.sdk自己的SDK路径 -fmodules -fsyntax-only -Xclang -ast-dump main.m生成中间代码IR(intermediate representation)
完成以上代码步骤就开始生成中间代码IR了，代码生成器(Code Generation)会将语法树自顶向下遍历逐步翻译成LLVM IR。通过下面的命令可以生成.ll的文本文件，查看IR代码。
clang -S -fobjc-arc -emit-llvm main.m
文本类似汇编。
Object-C代码在这一步会进行runtime的桥接：property合成，ARC处理等IR的基本语法。
@全局标识
%局部标识
alloca 开辟空间
i32 32个bit，4个字节
store写入内存
load 读取数据
call 调用函数
ret 返回
IR的优化
LLVM的优化级别分别是 -O0,-O1,-O2,-O3,-Os，
clang -Os -S -fobjc-arc -emit-llvm main.m -o main.llbitCode
Xcode7以后开启了苹果会进行进一步的优化。生成.bc的中间代码。我们通过优化后的代码IR代码生成.bc代码。
clang -emit-llvm -c main.ll -o main.bc
生成汇编代码
我们通过最终的.bc代码或者.ll代码会生成汇编代码。
clang -S -fobjc-arc main.bc -o main.s
clang -S -fobjc-arc main.ll -o main.s
生成汇编代码也可以进行优化
clang -Os -S -fobjc-arc main.m -o main.s生成目标文件(汇编器)
目标文件的生成，是汇编器以汇编代码作为输入，将汇编代码转换为机器代码，最后输出目标文件(object file).
clang -fmodules -c main.s -o main.o
通过nm命令查看main.o中的符号
xcrun nm -nm main.o
_printf是一个undefined external的。
undefined表示在当前文件暂时找不到符号 _printf
external 表示这个符号是外部可以访问的。
生成可执行文件（链接）
连接器把编译生成的.o文件和(.dylib.a)文件，生成一个mach-o文件。
clang main.o -o main查看链接之后的符号
xcrun nm -nm main$xcrun nm -nm main
(undefined) external _printf (from libSystem)(undefined) external dyld_stub_binder (from libSyste 0000000100000000 (__TEXT,__text) [referenced dynamically] external __
m)
mh_execute_header
000000100000f6d (__TEXT,__text) external _test 000000100000f77 (__TEXT,__text) external _main