AST

AST通常表示为一棵树，其叶节点对应于各种对象，例如函数声明和循环体。通常，AST代表了语法分析的结果，即解析。Clang的AST节点设计为不可变。这种设计要求Clang
AST存储语义分析的结果，所以Clang AST代表了语法和语义分析的结果。

C++中实现的典型树结构将所有节点从基类派生。Clang采用了不同的方法，将不同的C++构造划分为不同的组，并为每个组提供基本类：

• 语句：clang::Stmt是所有语句的基本类。包括普通语句，如if语句（clang::IfStmt类），以及表达式和其他C++构造。

• 声明：clang::Decl是声明的基本类。这包括变量、typedef、函数、结构体等。还有单独的基类用于具有上下文的声明，即可能包含其他声明的声明。该类称为clang::DeclContext。clang::DeclContext中包含的声明可以通过clang::DeclContext::decls方法访问。翻译单元（clang::TranslationUnitDecl类）和命名空间（clang::NamespaceDecl类）是具有上下文的声明的典型示例。

• 类型：C++有一个丰富的类型系统。包括基本类型，如整数int，以及自定义定义的类型和通过typedef或using重定义的类型。C++的类型可以具有const等修饰符，可以表示不同的内存寻址模式，即指针、引用等。Clang使用clang::Type作为AST中类型表示的基本类。

这些组之间还有其他关系。例如，继承自clang::Stmt的clang::DeclStmt类具有检索相应声明的方法。表达式（由clang::Expr类表示），继承自clang::Stmt，具有与类型一起工作的方法。

Stmt是所有语句的基本类，语句可以分为两组（见图3.1）。第一组包含有值的语句，而相反的组包含无值的语句。

无值语句组包含各种C++构造，如if语句（clang::IfStmt类）或复合语句（clang::CompoundStmt类）。大多数语句都属于这个组。

有值语句组包含一个基类clang::ValueStmt，有几个子类，如clang::LabelStmt（用于标签表示）或clang::ExprStmt（用于表达式表示），见图3.2。

声明也可以分为两大类：带上下文的声明和不带上下文的声明。带上下文的声明可以被视为其他声明的占位符。例如，一个C++命名空间、翻译单元或函数声明可能包含其他声明。一个朋友实体声明（clang::DeclFriend）可以视为一个不带上下文的声明的例子。

需要注意的是，继承自DeclContext的类也有clang::Decl作为其顶层父类。

一些声明可以重新声明：

这样的声明有一个父类，通过clang::Redeclarable<…>模板实现。

C++是一种静态类型语言，所以变量的类型必须在编译时声明。类型允许编译器对程序的含义做出合理的推断，这是语义分析的重要组成部分。clang::Type是Clang中类型的基本类。

C/C++的类型可能有修饰符，称为CV修饰符，如标准¹,
basic.type.qualifier]所规定。CV在这里代表两个关键字const和volatile，可以作为类型的修饰符。

Clang有一个特殊的类来支持带有修饰符的类型，clang::QualType，是一个指向clang::Type的指针和包含类型修饰符信息的位掩码的组合。这个类有一个方法来获取指向clang::Type的指针并检查不同的修饰符。以下代码（LLVM
18.x, clang/lib/AST/ExprConstant.cpp,
第3918行）展示了如何检查类型是否有const修饰符：

clang::QualType实现了operator->()和operator*()，可以视为指向clang::Type类的智能指针。

除了修饰符之外，类型还可以有其他信息，表示不同的内存地址模型。例如，可以有一个指向对象的指针或引用。clang::Type有如下辅助方法来检查不同的地址模型：

• clang::Type::isPointerType()于检查指针类型

• clang::Type::isReferenceType()用于检查引用类型

C/C++的类型也可以使用别名，通过使用typedef或using关键字引入。以下代码定义了foo和bar作为int类型的别名。

原始类型，在例子中是int，称为规范类型。可以使用clang::QualType::isCanonical()方法来测试类型是否是规范类型。clang::QualType还提供了一个方法来从别名获取规范类型：clang::QualType::getCanonicalType()。

了解了Clang中用于AST的基本块之后，现在是时候研究这些块如何用于AST遍历，这是编译器和编译工具的基本操作。