??本科是網絡工程，由于沒有學<<編譯原理>>這門課，打算兩個月把國科大的編譯原理梳理完，把其中我認為的精髓概括一下，三天一篇，作為筆記。

一、什么是編譯程序

??為了了解什么是編譯程序，首先了解下翻譯程序是什么：

把某一種語言程序（稱為源語言程序)等價地轉換為另一種語言程序(目標語言程序)的程序。

??而編譯程序就是一種翻譯程序。它把某一種高級語言程序等價轉換為另一種低級語言程序（如匯編語言或機器語言）的程序。
??編譯程序還有以下分類：

• 診斷編譯程序（Diagnostic Complier，幫助程序員排錯）
• 優化編譯程序（Optimizing Complier，提高目標代碼執行效率）
• 交叉編譯程序(Cross Complier)

兩個概念：

• 宿主機（運行編譯程序的機器）
• 目標機（運行目標源程序的機器）
  一般來說，宿主機和目標機是同一類型機器，如果不同，則叫做交叉編譯程序，如在Windwos交叉編譯可在Linux上運行的程序。

• 可變目標編譯程序（Retargetable Complier）

??還有一種翻譯程序——解釋程序（Interpreter），即把源語言的源程序作為輸入，但不產生目標程序，而是邊解釋邊執行源程序。

??
??

二、為什么要學習編譯原理

• 理解計算系統
• 設計計算系統
• 訓練計算思維
  • 抽象
  • 自動化
  • 問題分解
  • 遞歸
  • 權衡
  • 保護、冗余、容錯、糾錯和恢復
  • 利用啟發式推理來尋求解答
  • 在不確定情況下的規劃、學習和調度
  • ......

三、編譯過程

??編譯程序是怎樣把高級語言（如C++）翻譯成低級語言的（如機器指令）的？

The complier can translate a program from source language to target language.

??以把英文翻譯為中文為例。

• 識別出句子中的單詞——詞法分析
• 分析句子的結構——語法分析
• 根據句子的含義進行初步翻譯——中間代碼產生
• 對譯文進行修飾——優化
• 寫出最后的譯文——目標代碼產生

1. 詞法分析

??任務：對源程序字符串進行掃描和分解，識別出單詞符號。
??原則：構詞規則
??工具：有限自動機

2. 語法分析

??任務：在詞法分析的基礎上，根據語法規則把單詞符號分解成各類語法單位（語法范疇）
??原則：語法規則
??工具：上下文無關文法

3. 中間代碼產生

??任務：對各類語法單位按語言的 語義進行初步翻譯。
??原則：語義規則
??工具：屬性文法
??中間代碼：三元式、四元式、樹...

4. 優化

??任務：對前階段產生的中間代碼進行加工變換，以期在最后階段產生更高效的目標代碼。
??原則：等價變換規則

4. 目標代碼產生

??任務：把中間代碼變換成特定機器上的目標代碼。
??原則：依賴于硬件系統結構和機器中指令的具體含義

??目標代碼三種形式

• 匯編指定代碼：需要進行匯編
• 絕對指定代碼：可直接運行
• 可重定位指令代碼：需要鏈接

四、編譯程序的結構

五、編譯程序的開發

1. 使用機器語言

優點：可針對具體機器，充分發揮計算機的系統功能（使用某些特殊指令）、生成的程序效率高。
缺點：可讀性極差、可維護性極低、開發效率極低、可移植性極低。

2.使用匯編語言

優點：機器指令語義化，有一定可讀性。可針對具體機器，充分發揮計算機的系統功能（使用某些特殊指令）、生成的程序效率高。
缺點：需要相應匯編器，可讀性差、可維護性低、開發效率低、可移植性低。

3.使用高級語言

??如果已存在某種高級語言（如C++，已存在C++的編譯器和匯編器）。現假設新語言為S，目標語言為T，實現語言為I，那么，可以利用現有的I語言為編程工具，編寫從S語言到T語言的編譯器，這樣，一種新的語言S就產生了。因此，高級語言的產生過程最開始一定是由機器語言迭代產生的。

優點：程序易讀、易理解、易維護、編碼效率高。
缺點：不能精準控制目標代碼的生成，目標代碼執行效率可能不高，可通過插入目標代碼方式解決。（如在C/C++中通過內聯匯編實現，C#通過EMIT寫IL代碼實現）