Clang Driver的内部实现

本文介绍Clang driver的内部实现，主要的参考资料是https://clang.llvm.org/docs/DriverInternals.html，同时结合一些具体代码的介绍。

编译器Driver简介

一个程序的“编译”实际上包含了复杂的流程，从源代码到可执行文件，中间经历了编译、汇编、链接等过程。以上过程可以通过clang -v看到。其中每个过程一般会有一个单独的进程负责执行，也会有单独的输入输出和运行参数。但以上过程一般不会暴露给用户，对用户来说编译器工具链只有一个统一的入口，即为driver。Driver根据用户的编译选项决定了要选取什么工具链、如何组合各种子任务。

Clang Driver的主要概念

下图是Clang driver的概念设计图。其中橙色部分是Driver内部维护的数据结构，绿色部分是driver不同阶段编译任务的逻辑描述，蓝色部分是一些辅助类。

根据上图的绿色部分，Driver的功能主要分为5个阶段：

1. 选项解析
   这一步的输入是用户的编译命令，编译选项字符串经过解析后将不同的选项存为Arg和ArgList对象。
2. 流水线构造
   流水线是driver需要具体执行的命令的集合。例如一个普通的C程序，一般需要预处理、编译、汇编、链接阶段，以上每一个阶段被抽象为一个Action.
3. Action与Tool绑定
   这一步将上一步产生的Action变成具体的命令，其中先要经历工具的选择，例如编译Action通过clang还是gcc编译，汇编命令通过LLVM自带的汇编器还是GNU的as，链接命令通过ld还是LLVM自带的lld。同时每个工具都需要一个具体的命令行输入，一个工具和他的命令行参数就是一个Job。每个工具通常要调用ConstructJob()函数来构造命令行字符串。
4. 命令分发和执行
   这里将前面构造好的运行命令分发为具体的进程执行。