編譯器
 | 此條目可參照英語維基百科相應條目來擴充。 |
| 程序執行 |
|---|
| 基礎概念 |
| 代碼類型 |
| 編譯策略 |
|
| 知名運行環境 |
| 著名編譯器及工具鏈 |
編譯器（compiler）是一種電腦程式，它會將某種程式語言寫成的原始碼（原始語言）轉換成另一種程式語言（目標語言）。
它主要的目的是將便於人編寫、閱讀、維護的高級計算機語言所寫作的原始碼程式，翻譯為計算機能解讀、運行的低階機器語言的程序，也就是執行檔。編譯器將原始程序（source program）作為輸入，翻譯產生使用目標語言（target language）的等價程序。源代碼一般為高階語言（High-level language），如Pascal、C、C++、C# 、Java等，而目標語言則是匯編語言或目標機器的目標代碼（Object code），有時也稱作機器代碼（Machine code）。
一個現代編譯器的主要工作流程如下：
源代碼（source code）→ 預處理器（preprocessor）→ 編譯器（compiler）→ 匯編程序（assembler）→ 目標代碼（object code）→ 鏈接器（linker）→ 執行檔（executables），最後打包好的檔案就可以給電腦去判讀執行了。
歷史
[編輯]早期的計算機軟件都是用匯編語言直接編寫的，這種狀況持續了數年。當人們發現為不同類型的中央處理器（CPU）編寫可重用軟件的開銷要明顯高於編寫編譯器時，人們發明了高級編程語言。由於早期的計算機的內存很少，當大家實現編譯器時，遇到了許多技術難題。
大約在20世紀50年代末期，與機器無關的編程語言被首次提出。隨後，人們開發了幾種實驗性質的編譯器。第一個編譯器是由美國女性電腦科學家葛麗絲·霍普（Grace Murray Hopper）於1952年為A-0 系統編寫的。但是1957年由任職於IBM的美國電腦科學家約翰·巴科斯（John Warner Backus）領導的FORTRAN則是第一個被實作出具備完整功能的編譯器。1960年，COBOL成為一種較早的能在多種架構下被編譯的語言。
高級語言在許多領域流行起來。由於新的編程語言支持的功能越來越多，計算機的架構越來越複雜，這使得編譯器也越來越複雜。
早期的編譯器是用匯編語言編寫的。首個能編譯自己源程序的編譯器是在1962年由麻省理工學院的Hart和Levin製作的。從20世紀70年代起，實現能編譯自己源程序的編譯器變得越來越可行，不過還是用Pascal和C語言來實現編譯器更加流行。製作某種語言的第一個能編譯器，要麼需要用其它語言來編寫，要麼就像Hart和Levin製作Lisp編譯器那樣，用解釋器來運行編譯器。
教學用的編譯器
[編輯]編譯器的構造與優化是計算機專業的大學課程，[1]課程名稱一般為「編譯原理」或「編譯器」。通常在課程中包含了如何實現一種教學用程序語言的編譯器。一個著名的例子是20世紀70年代，瑞士計算機科學家尼克勞斯·維爾特（Niklaus Emil Wirth）用於講解編譯器的構造時使用的PL/0編譯器。儘管它很簡單，PL/0編譯器介紹了這個領域的幾個有影響的概念：
- 逐步求精的程序開發（也是 1971年 Wirth 的論文的標題）[2]
- 使用遞歸下降解析器
- 使用EBNF指定語言的語法。
- 代碼生成器產生便攜P-code
- 在自舉問題的正式描述中使用T-diagram。
分類
[編輯]編譯器的一種分類方式是按照生成代碼所運行的系統平台劃分，這個平台稱為目標平台。
有一些編譯器輸出的代碼，將運行於與編譯器所在相同類型的計算機和操作系統之上，這種編譯器叫做本地編譯器。輸出可以運行於不同的平台之上的編譯器，叫做交叉編譯器。由於嵌入式系統通常沒有軟件開發環境，因此，為這類系統開發軟件時，通常需要使用交叉編譯器。
編譯器所輸出於虛擬機上運行之代碼，編譯器和編譯器輸出的運行平台有可能相同，也有可能不同。因此，對於這類編譯器，不去區分它是本地編譯器還是交叉編譯器。
參考文獻
[編輯]- ^ Chakraborty, P., Saxena, P. C., Katti, C. P., Pahwa, G., Taneja, S. A new practicum in compiler construction. Computer Applications in Engineering Education, In Press. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cae.20566/pdf （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- ^ The ACM Digital Library. （原始內容存檔於2007-07-17）.
延伸閱讀
[編輯]- LLVM community. The LLVM Target-Independent Code Generator. LLVM Documentation. [17 June 2016]. （原始內容存檔於2021-05-01）.
- Compiler textbook references A collection of references to mainstream Compiler Construction Textbooks
- Aho, Alfred V.; Sethi, Ravi; Ullman, Jeffrey D. Compilers: Principles, Techniques, and Tools 1st. Addison-Wesley. 1986. ISBN 9780201100884.
- Allen, Frances E. A History of Language Processor Technology in IBM. IBM Journal of Research and Development (IBM). September 1981, 25 (5): 535–548. doi:10.1147/rd.255.0535.
- Allen, Randy; Kennedy, Ken. Optimizing Compilers for Modern Architectures. Morgan Kaufmann Publishers. 2001. ISBN 978-1-55860-286-1.
- Appel, Andrew Wilson. Modern Compiler Implementation in Java 2nd. Cambridge University Press. 2002. ISBN 978-0-521-82060-8.
- Appel, Andrew Wilson. Modern Compiler Implementation in ML. Cambridge University Press. 1998 [2020-01-11]. ISBN 978-0-521-58274-2. （原始內容存檔於2021-04-27）.
- Bornat, Richard. Understanding and Writing Compilers: A Do It Yourself Guide (PDF). Macmillan Publishing. 1979 [2020-01-11]. ISBN 978-0-333-21732-0. （原始內容 (PDF)存檔於2007-06-15）.
- Cooper, Keith Daniel; Torczon, Linda. Engineering a compiler 2nd. Amsterdam: Elsevier/Morgan Kaufmann. 2012: 8. ISBN 9780120884780. OCLC 714113472.
- McKeeman, William Marshall; Horning, James J.; Wortman, David B. A Compiler Generator. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall. 1970. ISBN 978-0-13-155077-3.
- Muchnick, Steven. Advanced Compiler Design and Implementation. Morgan Kaufmann Publishers. 1997 [2020-01-11]. ISBN 978-1-55860-320-2. （原始內容存檔於2021-02-23）.
- Scott, Michael Lee. Programming Language Pragmatics 2nd. Morgan Kaufmann. 2005 [2020-01-11]. ISBN 978-0-12-633951-2. （原始內容存檔於2021-04-27）.
- Srikant, Y. N.; Shankar, Priti. The Compiler Design Handbook: Optimizations and Machine Code Generation. CRC Press. 2003 [2020-01-11]. ISBN 978-0-8493-1240-3. （原始內容存檔於2021-04-27）.
- Terry, Patrick D. Compilers and Compiler Generators: An Introduction with C++. International Thomson Computer Press. 1997 [2020-01-11]. ISBN 978-1-85032-298-6. （原始內容存檔於2015-09-14）.
- Wirth, Niklaus. Compiler Construction (PDF). Addison-Wesley. 1996 [2020-01-11]. ISBN 978-0-201-40353-4. （原始內容 (PDF)存檔於2017-02-17）.
參見
[編輯]
.gif){kind=small}
外部連結
[編輯]
- 開放目錄專案中的「Compilers」
- Incremental Approach to Compiler Construction （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） – a PDF tutorial
- Compile-Howto （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- Basics of Compiler Design，存檔於網際網路檔案館（存檔日期 2018-05-15）
- YouTube上的Short animation explaining the key conceptual difference between compilers and interpreters
- YouTube上的Syntax Analysis & LL1 Parsing
- Let's Build a Compiler （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, by Jack Crenshaw
- Forum about compiler development，存檔於網際網路檔案館（存檔日期 2014-10-10）
- Difference Between Compiler and Interpreter （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
