Romantics三大浪漫（编译原理+操作系统+计算机图形学）

一、编译原理

本章目标: 提升编程能力

• 区别于面向研究人员、学者的编译原理教学，目标是让大家从更深层次理解程序语言架构、面向对象、算法和数据结构以及编程思想。
• 化繁为简，掌握思想、原理、编程技巧，弱化高等数学、逻辑学等。
• 为了教学用创造了一门语言TinyScript并手把手带大家实现。(多语言Java/Javascript）

1.1 研究翻译的科学

编译的作用：一种语言翻译成另一种语言。

• 如高级语言->低级语言->机器语言
• 如硬件语言->电路布线
  
  翻译的理解：只作用于形式语言。
  

1.2 编译器和解释器

编译器：将源程序编译成目标程序。如C

解释器：同时接受源程序和输入，执行并返回输出。如Javascript
混合编译器：如过去的JAVA

• 中间代码更容易被翻译成目标程序，优化空间更大
• 中间语言的存在更利于编译器的实现
• 让虚拟机处理复杂的执行环境 (跨平台)

即时编译器JIT(Just-in-time compiler)：一种提高效率的方法，中间代码不是直接执行，而是先被编译成机器码再执行。如现在的JAVA

交叉编译：在一个平台编译产生多个平台的可执行代码。

1.3 编译的流程(JIT为例)

分层架构设计：关注度分离(每层都有意义)、层足够强大(每层优质的数据结构)

分析一对源程序进行分析形成中间表示(抽象语法树、符号表）
–词法分析
–语法分析
–语义分析
–翻译
综合一根据中间表示生成目标语言，提供运行环境等
–中间语言
–代码优化
–机器码生成
–运行环境及其他

Step1：词法分析(分词短句+判断词性)

Step2：语法分析(语法规则)

Step3：语义分析

Step4：翻译为中间代码

Step5：生成机器码

Step6：提供运行时环境

• 有的编译器将代码编译成机器码，按照操作系统的约定编译成一个应用，运行成为操作系统的进程
• 有的编译器将代码编译成中间代码 (字节码、三地址代码等) ，然后在操作系统中启动一个虚拟容器 (进程)来执行他们
• JIT编译器一边执行中间代码，一边编译他们

1.4 词法分析器

词法分析：将字符流转成符号流Token。{输入:源代码 (字符流) 输出: 符号流 }
符号Token : 词法分析的结果，每个字符是一个词法单元，即元组（一个字符串 : 一个词性描述）。
词性描述 : Keyword(关键字)、Variable(变量)、Operator (操作符)、Bracket (括号)、String(字符串)、Float(浮点数)、Boolean(布尔)

1.5 多有限状态机提取Token- 实现词法分析器lexer

Token.java实现各个有限状态机独立提取Token
Lexer.java实现多个有限状态机的词法分析器
TokenType.java实现词法分析器的接口

1.6 实现流的peek和putBack操作

流 Stream:随着时间推移逐渐产生的可用数据序列。
类比:工厂流水线上需要处理的一个个产品。 每个工人从流中拿起物件进行加工再放回去 (流的处理节点)。
作用: 抽象出像工厂流水线一样处理数据的标准过程。