通过实际的例子，介绍编译器的工作过程

【摘要】 本文详细介绍下面这张图。编译器是将高级语言代码翻译为机器语言代码的工具。编译器的工作可以划分为多个重要阶段，以下是其中几个常见的阶段，并给出了具体例子：词法分析（Lexical Analysis）：在词法分析阶段，编译器将源代码分解成词法单元（Token）序列。词法单元是语法上具有意义的最小单位，例如标识符、关键字、运算符、常数等。编译器使用正则表达式和有限自动机等技术来扫描源代码并生成词法...

本文分享自华为云社区《通过实际的例子，介绍编译器的工作过程》，作者：  Jerry Wang

本文详细介绍下面这张图。

编译器是将高级语言代码翻译为机器语言代码的工具。编译器的工作可以划分为多个重要阶段，以下是其中几个常见的阶段，并给出了具体例子：

1. 词法分析（Lexical Analysis）：
   在词法分析阶段，编译器将源代码分解成词法单元（Token）序列。词法单元是语法上具有意义的最小单位，例如标识符、关键字、运算符、常数等。编译器使用正则表达式和有限自动机等技术来扫描源代码并生成词法单元序列。

   例如，对于下面的C语言代码片段：

   int x = 5 + 3;
   

   词法分析器将把它分解为如下的词法单元序列：

     <=> <5> <+> <3> <;>
   

2. 语法分析（Syntax Analysis）：
   在语法分析阶段，编译器根据词法单元序列构建抽象语法树（Abstract Syntax Tree，AST）。抽象语法树表示程序的结构和语法关系，它反映了代码中的表达式、语句和语法规则等。编译器使用上下文无关文法和语法分析算法（如LL(1)、LR(1)等）来进行语法分析。

   以同样的C语言代码为例，语法分析器将根据词法单元序列构建如下的抽象语法树：

          =
         / \
        /   \
      int    +
           / \
          5   3
   

3. 语义分析（Semantic Analysis）：
   在语义分析阶段，编译器检查代码中的语义错误和类型一致性。它进行符号表的管理，确保变量、函数和类型的正确使用。编译器还执行类型推导、类型转换和常量折叠等优化操作，以确保代码的语义正确性。

   例如，在C语言中，对于以下代码片段：

   int x = 5;
   char y = x;
   

   语义分析器将检测到赋值语句中的类型不匹配错误，因为将整型值赋给了字符型变量。

4. 中间代码生成（Intermediate Code Generation）：
   在中间代码生成阶段，编译器将抽象语法树转换为中间表示（Intermediate Representation，IR）或中间代码。中间代码是一种高级的、与机器无关的代码，通常采用三地址码、四地址码等形式表示。中间代码作为连接前后端的桥梁，方便进行优化和目标代码生成。

   以

前面的C语言代码为例，中间代码生成器可以生成如下的三地址码表示：

t1 = 5
t2 = 3
t3 = t1 + t2
x = t3

贯穿于编译器工作始终的行为是符号表的管理。符号表是编译器在词法分析、语法分析和语义分析过程中维护的数据结构，用于存储标识符（如变量、函数名）和其属性（如类型、作用域等）的信息。符号表的管理是为了确保代码中的标识符被正确声明和使用，并提供语义分析和后续阶段所需的信息。

在上述的阶段中，编译器会使用符号表来进行标识符的声明、引用和解析，以及类型检查和作用域的判定等操作。符号表的管理使得编译器能够对代码进行正确的语义分析，并在后续阶段生成正确的中间代码和目标代码。