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   1 <!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN"
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   3 <!-- Material used from: HTML 4.01 specs: http://www.w3.org/TR/html401/ -->
   4 <html>
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   7   <title>Comparing clang to other open source compilers</title>
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  13   <div id="content">
  14     <h1>Clang vs Other Open Source Compilers</h1>
  15
  16     <p>Building an entirely new compiler front-end is a big task, and it isn't
  17        always clear to people why we decided to do this.  Here we compare clang
  18        and its goals to other open source compiler front-ends that are
  19        available.  We restrict the discussion to very specific objective points
  20        to avoid controversy where possible.  Also, software is infinitely
  21        mutable, so we don't talk about little details that can be fixed with
  22        a reasonable amount of effort: we'll talk about issues that are
  23        difficult to fix for architectural or political reasons.</p>
  24
  25     <p>The goal of this list is to describe how differences in goals lead to
  26        different strengths and weaknesses, not to make some compiler look bad.
  27        This will hopefully help you to evaluate whether using clang is a good
  28        idea for your personal goals.  Because we don't know specifically what
  29        <em>you</em> want to do, we describe the features of these compilers in
  30        terms of <em>our</em> goals: if you are only interested in static
  31        analysis, you may not care that something lacks codegen support, for
  32        example.</p>
  33
  34     <p>Please email cfe-dev if you think we should add another compiler to this
  35        list or if you think some characterization is unfair here.</p>
  36
  37     <ul>
  38     <li><a href="#gcc">Clang vs GCC</a> (GNU Compiler Collection)</li>
  39     <li><a href="#elsa">Clang vs Elsa</a> (Elkhound-based C++ Parser)</li>
  40     <li><a href="#pcc">Clang vs PCC</a> (Portable C Compiler)</li>
  41     </ul>
  42
  43
  44     <!--=====================================================================-->
  45     <h2><a name="gcc">Clang vs GCC (GNU Compiler Collection)</a></h2>
  46     <!--=====================================================================-->
  47
  48     <p>Pro's of GCC vs clang:</p>
  49
  50     <ul>
  51     <li>GCC supports languages that clang does not aim to, such as Java, Ada,
  52         FORTRAN, etc.</li>
  53     <li>GCC front-ends are very mature and already support C++.
  54         <a href="cxx_status.html">clang's support for C++</a> is nowhere near
  55         what GCC supports.</li>
  56     <li>GCC supports more targets than LLVM.</li>
  57     <li>GCC is popular and widely adopted.</li>
  58     <li>GCC does not require a C++ compiler to build it.</li>
  59     </ul>
  60
  61     <p>Pro's of clang vs GCC:</p>
  62
  63     <ul>
  64     <li>The Clang ASTs and design are intended to be <a
  65         href="features.html#simplecode">easily understandable</a> by
  66         anyone who is familiar with the languages involved and who has a basic
  67         understanding of how a compiler works.  GCC has a very old codebase
  68         which presents a steep learning curve to new developers.</li>
  69     <li>Clang is designed as an API from its inception, allowing it to be reused
  70         by source analysis tools, refactoring, IDEs (etc) as well as for code
  71         generation.  GCC is built as a monolithic static compiler, which makes
  72         it extremely difficult to use as an API and integrate into other tools.
  73         Further, its historic design and <a
  74         href="http://gcc.gnu.org/ml/gcc/2007-11/msg00460.html">current</a>
  75         <a href="http://gcc.gnu.org/ml/gcc/2004-12/msg00888.html">policy</a>
  76         makes it difficult to decouple the front-end from the rest of the
  77         compiler. </li>
  78     <li>Various GCC design decisions make it very difficult to reuse: its build
  79         system is difficult to modify, you can't link multiple targets into one
  80         binary, you can't link multiple front-ends into one binary, it uses a
  81         custom garbage collector, uses global variables extensively, is not
  82         reentrant or multi-threadable, etc.  Clang has none of these problems.
  83         </li>
  84     <li>For every token, clang tracks information about where it was written and
  85         where it was ultimately expanded into if it was involved in a macro.
  86         GCC does not track information about macro instantiations when parsing
  87         source code.  This makes it very difficult for source rewriting tools
  88         (e.g. for refactoring) to work in the presence of (even simple)
  89         macros.</li>
  90     <li>Clang does not implicitly simplify code as it parses it like GCC does.
  91         Doing so causes many problems for source analysis tools: as one simple
  92         example, if you write "x-x" in your source code, the GCC AST will
  93         contain "0", with no mention of 'x'.  This is extremely bad for a
  94         refactoring tool that wants to rename 'x'.</li>
  95     <li>Clang can serialize its AST out to disk and read it back into another
  96         program, which is useful for whole program analysis.  GCC does not have
  97         this.  GCC's PCH mechanism (which is just a dump of the compiler
  98         memory image) is related, but is architecturally only
  99         able to read the dump back into the exact same executable as the one
 100         that produced it (it is not a structured format).</li>
 101     <li>Clang is <a href="features.html#performance">much faster and uses far
 102         less memory</a> than GCC.</li>
 103     <li>Clang aims to provide extremely clear and concise diagnostics (error and
 104         warning messages), and includes support for <a
 105         href="diagnostics.html">expressive diagnostics</a>.  GCC's warnings are
 106         sometimes acceptable, but are often confusing and it does not support
 107         expressive diagnostics.  Clang also preserves typedefs in diagnostics
 108         consistently, showing macro expansions and many other features.</li>
 109     <li>GCC is licensed under the GPL license.  clang uses a BSD license, which
 110         allows it to be used by projects that do not themselves want to be
 111         GPL.</li>
 112     <li>Clang inherits a number of features from its use of LLVM as a backend,
 113         including support for a bytecode representation for intermediate code,
 114         pluggable optimizers, link-time optimization support, Just-In-Time
 115         compilation, ability to link in multiple code generators, etc.</li>
 116     </ul>
 117
 118     <!--=====================================================================-->
 119     <h2><a name="elsa">Clang vs Elsa (Elkhound-based C++ Parser)</a></h2>
 120     <!--=====================================================================-->
 121
 122     <p>Pro's of Elsa vs clang:</p>
 123
 124     <ul>
 125     <li>Elsa's support for C++ is far beyond what clang provides.  If you need
 126         C++ support in the next year, Elsa is a great way to get it.  That said,
 127         Elsa is missing important support for templates and other pieces: for
 128         example, it is not capable of compiling the GCC STL headers from any
 129         version newer than GCC 3.4.</li>
 130     <li>Elsa's parser and AST is designed to be easily extensible by adding
 131         grammar rules.  Clang has a very simple and easily hackable parser,
 132         but requires you to write C++ code to do it.</li>
 133     </ul>
 134
 135     <p>Pro's of clang vs Elsa:</p>
 136
 137     <ul>
 138     <li>The Elsa community is extremely small and major development work seems
 139         to have ceased in 2005, though it continues to be used by other small
 140         projects
 141         (e.g. Oink).  Clang has a vibrant community including developers that
 142         are paid to work on it full time.  In practice this means that you can
 143         file bugs against Clang and they will often be fixed for you.  If you
 144         use Elsa, you are (mostly) on your own for bug fixes and feature
 145         enhancements.</li>
 146     <li>Elsa is not built as a stack of reusable libraries like clang is.  It is
 147         very difficult to use part of Elsa without the whole front-end.  For
 148         example, you cannot use Elsa to parse C/ObjC code without building an
 149         AST.  You can do this in Clang and it is much faster than building an
 150         AST.</li>
 151     <li>Elsa does not have an integrated preprocessor, which makes it extremely
 152         difficult to accurately map from a source location in the AST back to
 153         its original position before preprocessing.  Like GCC, it does not keep
 154         track of macro expansions.</li>
 155     <li>Elsa is even slower and uses more memory than GCC, which itself requires
 156         far more space and time than clang.</li>
 157     <li>Elsa only does partial semantic analysis.  It is intended to work on
 158         code that is already validated by GCC, so it does not do many semantic
 159         checks required by the languages it implements.</li>
 160     <li>Elsa does not support Objective-C.</li>
 161     <li>Elsa does not support native code generation.</li>
 162     </ul>
 163
 164     <p>Note that there is a fork of Elsa known as "Pork". It addresses some of
 165        these shortcomings by loosely integrating a preprocessor. This allows it
 166        to map from a source location in the AST to the original position before
 167        preprocessing, providing it better support for static analysis and
 168        refactoring.  Note that Pork is in stasis now too.</p>
 169
 170
 171     <!--=====================================================================-->
 172     <h2><a name="pcc">Clang vs PCC (Portable C Compiler)</a></h2>
 173     <!--=====================================================================-->
 174
 175     <p>Pro's of PCC vs clang:</p>
 176
 177     <ul>
 178     <li>The PCC source base is very small and builds quickly with just a C
 179         compiler.</li>
 180     </ul>
 181
 182     <p>Pro's of clang vs PCC:</p>
 183
 184     <ul>
 185     <li>PCC dates from the 1970's and has been dormant for most of that time.
 186         The clang + llvm communities are very active.</li>
 187     <li>PCC doesn't support C99, Objective-C, and doesn't aim to support
 188         C++.</li>
 189     <li>PCC's code generation is very limited compared to LLVM.  It produces very
 190         inefficient code and does not support many important targets.</li>
 191     <li>Like Elsa, PCC's does not have an integrated preprocessor, making it
 192         extremely difficult to use it for source analysis tools.</li>
 193   </div>
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 195 </html>