编译器-编译概述

1.编译器简介

编译器：以某种语言编写的程序作为输入，产生一个等价的程序作为输出。

        如果当作一个黑盒子，编译器可看作这样：

解释器：将一种可执行规格作为输入，产生的输出是执行该规格的结果。

        如果当作一个黑盒子，解释器可看作这样：

编译器和解释器

        同：1）分析输入程序，并判定是否有效

                2）建立内部模型，表示输入程序的结构和语义

                3）确定执行期间在何处存储值

        异：编译器：输出转换后可以执行的目标程序来产生结果

               解释器：解释代码来产生结果

编译器的两个原则：（1）正确性：保持被编译程序的语义

                                 （2）实用：对输入程序的改进可觉察

2.编译器结构

典型编译器的结构：

        IR（中间表示）：编译器各个独立阶段之间所传递程序的版本

        前端：理解源程序并将其分析结果以IR形式记录下来

        优化器：改进IR形式

        后端：将转换过的IR程序映射到目标机的有限资源上，从而有效利用那些资源

3.前端 

        前端根据语法和语义，判断输入代码是否良构。若代码有效，前端会以编译器的IR格式来建立该代码的一个表示；否则会向用户回报诊断错误信息。

        前端有两趟独立的处理，词法分析器和语法分析器，来判断输入代码。

1）词法分析器：以字符流为输入，并将其转换为已归类单词的流【形如（p，s）：p是单词的词类，s是单词拼写】。

2）语法分析器：判断输入流是否是源语言的一个句子。

3）IR（中间表示）：编译器可以使用各种不同种类的IR

4.优化器

        优化器分析代码的IR形式，以发现有关上下文的事实，并利用此项上下文相关知识重写代码，使之能够以更有效的方式来算同样的答案。

1）分析：判断编译器可以在何处安全应用优化技术且有利可图

                数据流分析和相关性分析。

2）转换：使用分析的结果来将代码重写为一种更高效的形式。

5.后端

1）指令选择：将每个IR操作在各自的上下文中映射为一个或多个目标机操作。

+指令选择器隐式依赖于寄存器分配器，以便将这些符号寄存器名（虚拟寄存器），映射到目标机的实际寄存器。

+指令选择器可以利用目标机提供特殊操作。目的：减少寄存器的使用或加快运行等

2）寄存器分配：在代码的每一个点上，寄存器分配器都必须决定哪些值驻留在目标寄存器中。它接下来重写代码以反映其决策。

3）指令调度：指令调度器重排代码中的各个操作。它试图最小化等待操作数所浪费的周期数。

+不同操作执行时间可能不同。许多处理器有一个特性，可以在长延迟操作执行期间发起新的操作。只要新操作完成之前不引用长延迟操作的结果，执行都可以正常地进行

4）代码生成的各组件间的交互