编译器做了什么

编译器做了什么

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从最直观的角度来讲，编译器就是将高级语言翻译成机器语言的一个工具。

编译的过程一般可以分为6步：

• 扫描（词法分析）
• 语法分析
• 语义分析
• 源代码优化（生成中间语言）
• 代码生成
• 目标代码优化

扫描（词法分析）

源代码程序首先被输入到扫描器，进行词法分析，运用一种类似于有限状态机的算法可以将源代码分割成一系列记号（token）。

词法分析产生的记号一般可以分为如下几类：关键字，标识符，字面量（包含数字，字符串等）和特殊符号。在识别记号的同时，扫描器也完成了其他工作。比如将标识符存放到符号表，将字符串和数字等常量存放到文字表等，以备后面的步骤使用。
对于有预处理的语言，比如C语言，一般不归入编译器范畴而交个一个独立的预处理器。

语法分析

语法分析器将对有扫描器产生的记号进行语法分析，从而产生语法树。整个过程采用了上下文无关语法的分析手段。

在语法分析的同时很多符号的优先级和含义也被确定下来，另外有些符号有多重含义也会进行区分，如果出现表达式不合法，比如括号不匹配，缺少操作符，编译器就会报告语法分析阶段的错误。

语义分析

语法分析仅仅是完成了对表达式语法层的分析，但是并不了解这个语句是否真正有意义，比如两个指针做乘法运算时没有意义的，但是在语法上是合法的。编译器所能分析的语义是静态语义，就是编译期可以确定的语义。

静态语义通常包括声明和类型的匹配，类型的转换。经过语义分析阶段后，整个语法树的表达式都被标识了类型，有些需要类型转换的表达式则会在相应的位置插入转换节点。

源代码优化（生成中间语言）

中间代码使编译器可以被分为前端和后端。编译器前端负责产生机器无关的中间代码，编译器后端将中间代码转换成目标机器代码。

目标代码生成和优化

编译器后端主要包括代码生成器和目标代码优化器。

代码生成器将中间代码转换成目标机器代码，这个过程依赖于目标机器。

目标代码优化器就是对生成的目标代码进行优化，比如选择合适的寻址方式，使用位移来代替乘法，删除多余的指令等。