LLVM-GCC 与 GCC 架构比较 | AI生成和翻译
我将对 llvm-gcc 和 gcc 进行全面的对比。这是一个有趣的跨时代话题，虽然 llvm-gcc 现在已基本废弃，但这种对比揭示了 compiler architecture 方面的重大差异。
Architecture and Design Philosophy
GCC (GNU Compiler Collection) 采用的是 monolithic architecture，其 front-end、middle-end optimizations 和 back-end code generation 紧密耦合。这种紧密的集成使得重用组件或添加新的 language front-ends 和 target architectures 变得非常困难。
LLVM-GCC 是一种 hybrid 编译器，它结合了 GCC 的 front-ends（解析和初始代码生成部分）与 LLVM 的 optimizer 和 code generator。它将 GCC 内部的 GIMPLE representation 转换为 LLVM IR (Intermediate Representation)，然后利用 LLVM 的 optimization passes 和 back-end 进行 code generation。
Historical Context
LLVM-GCC 出现于 2005-2006 年左右，旨在利用 GCC 成熟的语言支持，同时获得 LLVM 的优势。Apple 在开发 Clang 之前特别推崇这种方式。该项目在 2012-2013 年左右正式停止维护，取而代之的是 Clang，后者提供了一个纯粹基于 LLVM 的解决方案，具有更好的 diagnostics 和更整洁的 architecture。
Performance Characteristics
Compilation Speed: GCC 的编译速度传统上比 llvm-gcc 快，因为 llvm-gcc 必须执行从 GIMPLE 到 LLVM IR 的转换，这增加了额外的开销。对于某些工作负载，LLVM 的 optimization pipeline 也可能更慢。
Runtime Performance: llvm-gcc 生成的代码通常能与 GCC 竞争，有时甚至由于 LLVM 先进的 optimization infrastructure（特别是在 vectorization 和 link-time optimization 等领域）而优于 GCC。然而，结果因工作负载和版本的不同而有显著差异。
Language Support
两者都通过 GCC 的 front-ends 支持 C、C++、Objective-C 和 Fortran。LLVM-GCC 继承了 GCC 所有的 language extensions 和 GNU 特有的功能，与依赖 GCC 特性的现有代码库保持了高度兼容。
Debugging and Diagnostics
GCC 提供的错误消息和警告通常优于 llvm-gcc，因为 diagnostic 的质量取决于 GCC 的 front-end。LLVM-GCC 继承了 GCC diagnostic 系统的优点和缺点。两者的 debug information 质量相当，尽管 llvm-gcc 中的转换层偶尔会带来复杂性。
Platform Support
由于数十年的开发积累，GCC 支持更广泛的 architectures 和 platforms。LLVM-GCC 仅限于 GCC front-ends 和 LLVM back-ends 同时存在的平台，虽然覆盖范围随时间有所扩大，但最初的支持子集较小。
Link-Time Optimization
通过 LLVM 的 infrastructure，LLVM-GCC 对 link-time optimization (LTO) 有更好的支持，这比 GCC 早期的 LTO 实现更成熟、更灵活。这使得跨模块的优化更具侵略性。
Licensing
两者都是 open source，但 GCC 使用 GPLv3（一种 copyleft 许可协议），而 LLVM 使用类似于 BSD/MIT 的 permissive license。LLVM-GCC 的混合性质意味着它包含了来自 GCC 的 GPL 授权组件。
Current Status
LLVM-GCC 已经过时且不再维护。编译器领域已经演变为 Clang/LLVM（针对 LLVM 生态系统）与 GCC 竞争的格局。Clang 取代了 llvm-gcc 成为首选的基于 LLVM 的 C/C++ 编译器，提供了更好的错误消息、更快的编译速度以及不依赖 GCC 的 modular design。