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編譯器

四月 15, 2023

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于人编写、阅读、维护的高级计算机语言所寫作的原始碼程式，翻译为计算机能解读、运行的低阶机器语言的程序，也就是執行檔。编译器将原始程序（source program）作为输入，翻译产生使用目标语言（target language）的等价程序。源代码一般为高阶语言（High-level language），如Pascal、C、C++、C# 、Java等，而目标语言则是汇编语言或目标机器的目标代码（Object code），有时也称作机器代码（Machine code）。

一个现代编译器的主要工作流程如下：

源代码（source code）→ 预处理器（preprocessor）→ 编译器（compiler）→ 汇编程序（assembler）→ 目标代码（object code）→ 链接器（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。

历史

早期的计算机软件都是用汇编语言直接编写的，这种状况持续了数年。当人们发现为不同类型的中央处理器（CPU）编写可重用软件的开销要明显高于编写编译器时，人们发明了高级编程语言。由于早期的计算机的内存很少，当大家实现编译器时，遇到了许多技术难题。

大约在20世纪50年代末期，与机器无关的编程语言被首次提出。随后，人们开发了几种实验性质的编译器。第一个编译器是由美國女性電腦科學家葛麗絲·霍普（Grace Murray Hopper）于1952年为A-0 系統编写的。但是1957年由任職於IBM的美國電腦科學家约翰·巴科斯（John Warner Backus）领导的FORTRAN則是第一個被實作出具備完整功能的编译器。1960年，COBOL成为一种较早的能在多种架构下被编译的语言。

高级语言在许多领域流行起来。由于新的编程语言支持的功能越来越多，计算机的架构越来越复杂，这使得编译器也越来越复杂。

早期的编译器是用汇编语言编写的。首个能编译自己源程序的编译器是在1962年由麻省理工学院的Hart和Levin制作的。从20世纪70年代起，实现能编译自己源程序的编译器变得越来越可行，不过还是用Pascal和C语言来实现编译器更加流行。制作某种语言的第一个能编译器，要么需要用其它语言来编写，要么就像Hart和Levin制作Lisp编译器那样，用解释器来运行编译器。

教学用的编译器

编译器的构造与优化是计算机专业的大学课程，[1]课程名称一般为「编译原理」或「編譯器」。通常在课程中包含了如何实现一种教学用程序语言的编译器。一个著名的例子是20世纪70年代，瑞士計算機科學家尼克劳斯·维尔特（Niklaus Emil Wirth）用于讲解编译器的构造时使用的PL/0（英语：PL/0）编译器。尽管它很简单，PL/0编译器介绍了这个领域的几个有影响的概念：

  1. 逐步求精的程序开发（也是 1971年 Wirth 的论文的标题）[2]
  2. 使用递归下降解析器
  3. 使用EBNF指定语言的语法。
  4. 代码生成器产生便携P-code
  5. 在自举问题的正式描述中使用T-diagram。

分类

编译器的一种分类方式是按照生成代码所运行的系统平台划分，这个平台称为目标平台。

有一些编译器输出的代码，将运行于与编译器所在相同类型的计算机和操作系统之上，这种编译器叫做本地编译器。输出可以运行于不同的平台之上的编译器，叫做交叉编译器。由于嵌入式系统通常没有软件开发环境，因此，为这类系统开发软件时，通常需要使用交叉编译器。

编译器所输出于虚拟机上运行之代码，编译器和编译器输出的运行平台有可能相同，也有可能不同。因此，对于这类编译器，不去区分它是本地编译器还是交叉编译器。

參考文獻

  1. ^ 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 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  2. ^ . （原始内容存档于2007-07-17）. 

延伸阅读

  • LLVM community. . LLVM Documentation. [17 June 2016]. （原始内容存档于2021-05-01）. 
  • 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. . Cambridge University Press. 1998 [2020-01-11]. ISBN 978-0-521-58274-2. （原始内容存档于2021-04-27）. 
  • Bornat, Richard. (PDF). Macmillan Publishing. 1979 [2020-01-11]. ISBN 978-0-333-21732-0. （原始内容 (PDF)存档于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. . Morgan Kaufmann Publishers. 1997 [2020-01-11]. ISBN 978-1-55860-320-2. （原始内容存档于2021-02-23）. 
  • Scott, Michael Lee. 2nd. Morgan Kaufmann. 2005 [2020-01-11]. ISBN 978-0-12-633951-2. （原始内容存档于2021-04-27）. 
  • Srikant, Y. N.; Shankar, Priti. . CRC Press. 2003 [2020-01-11]. ISBN 978-0-8493-1240-3. （原始内容存档于2021-04-27）. 
  • Terry, Patrick D. . International Thomson Computer Press. 1997 [2020-01-11]. ISBN 978-1-85032-298-6. （原始内容存档于2015-09-14）. 
  • Wirth, Niklaus. (PDF). Addison-Wesley. 1996 [2020-01-11]. ISBN 978-0-201-40353-4. （原始内容 (PDF)存档于2017-02-17）. 

参见

外部連結

查看维基词典中的词条「compiler」。
維基教科書中的相關電子教程：Compiler Construction
维基共享资源中相关的多媒体资源：編譯器
  • 开放目录项目中的“Compilers”
  • Incremental Approach to Compiler Construction （页面存档备份，存于互联网档案馆） – a PDF tutorial
  • Compile-Howto （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  • ，存档于互联网档案馆（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 （页面存档备份，存于互联网档案馆）, by Jack Crenshaw
  • ，存档于互联网档案馆（存檔日期 2014-10-10）
  • Difference Between Compiler and Interpreter （页面存档备份，存于互联网档案馆）

四月 15, 2023
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编写可重用软件的开销要明显高于编写编译器时 人们发明了高级编程语言 由于早期的计算机的内存很少 当大家实现编译器时 遇到了许多技术难题 大约在20世纪50年代末期 与机器无关的编程语言被首次提出 随后 人们开发了几种实验性质的编译器 第一个编译器是由美國女性電腦科學家葛麗絲 霍普 Grace Murray Hopper 于1952年为A 0 系統编写的 但是1957年由任職於IBM的美國電腦科學家约翰 巴科斯 John Warner Backus 领导的FORTRAN則是第一個被實作出具備完整功能的编译器 1960年 COBOL成为一种较早的能在多种架构下被编译的语言 高级语言在许多领域流行起来 由于新的编程语言支持的功能越来越多 计算机的架构越来越复杂 这使得编译器也越来越复杂 早期的编译器是用汇编语言编写的 首个能编译自己源程序的编译器是在1962年由麻省理工学院的Hart和Levin制作的 从20世纪70年代起 实现能编译自己源程序的编译器变得越来越可行 不过还是用Pascal和C语言来实现编译器更加流行 制作某种语言的第一个能编译器 要么需要用其它语言来编写 要么就像Hart和Levin制作Lisp编译器那样 用解释器来运行编译器 教学用的编译器 编辑 编译器的构造与优化是计算机专业的大学课程 1 课程名称一般为 编译原理 或 編譯器 通常在课程中包含了如何实现一种教学用程序语言的编译器 一个著名的例子是20世纪70年代 瑞士計算機科學家尼克劳斯 维尔特 Niklaus Emil Wirth 用于讲解编译器的构造时使用的PL 0 英语 PL 0 编译器 尽管它很简单 PL 0编译器介绍了这个领域的几个有影响的概念 逐步求精的程序开发 也是 1971年 Wirth 的论文的标题 2 使用递归下降解析器 使用EBNF指定语言的语法 代码生成器产生便携P code 在自举问题的正式描述中使用T diagram 分类 编辑编译器的一种分类方式是按照生成代码所运行的系统平台划分 这个平台称为目标平台 有一些编译器输出的代码 将运行于与编译器所在相同类型的计算机和操作系统之上 这种编译器叫做本地编译器 输出可以运行于不同的平台之上的编译器 叫做交叉编译器 由于嵌入式系统通常没有软件开发环境 因此 为这类系统开发软件时 通常需要使用交叉编译器 编译器所输出于虚拟机上运行之代码 编译器和编译器输出的运行平台有可能相同 也有可能不同 因此 对于这类编译器 不去区分它是本地编译器还是交叉编译器 參考文獻 编辑 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 页面存档备份 存于互联网档案馆 The ACM Digital Library 原始内容存档于2007 07 17 延伸阅读 编辑LLVM community The LLVM Target Independent Code Generator LLVM Documentation 17 June 2016 原始内容存档于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 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存于互联网档案馆 取自 https zh wikipedia org w index php title 編譯器 amp oldid 74996221, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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