参考书籍
北京邮电大学出版社 《计算机软件基础》 秦金磊，李整编著
What’s 编译器
在计算机中，使用高级语言（如python、c++等）写出来的源程序，无法被计算机直接识别，高级语言必须经过翻译变成机器语言后才可被计算机所执行。这时候就要用到翻译器。而翻译器对高级语言翻译的方式一共有两种，分别为编译和解释，对应的翻译程序便称为编译器和翻译器。
高级语言的编译过程可以由下图展示出来
编译器的工作原理
编译器的基本工作过程包括六大步骤
步骤一：词法分析
编译器会逐行扫描源代码，并识别符号串，主要为关键字、字面量、标识符（变量名和数据名）、运算符、注释、以及其他的特殊符号等。符号串会根据自身类别被归类并等待下一步的处理。
例如，语句 a = b + c/2中，编译器将语句读入后将会得到记号流 a(id1), =, b(id2), +, c(id3), /, 2。其中分别使用id1，id2，id3来表示实型变量a、b、c，语句中间的空格被省略。
步骤二：语法分析
得到记号流后，编译器中的语法分析器会将其分解成语法短语，如“程序”、“语句”、“表达式”等。这些语法短语可以表示成语法分析树。后根据所用语言的语法对每个分析树进行检查，若合法便以内部格式将其存起来。
步骤三：语义分析
语义分析的主要内容包括以下几个方面：运算符两端的类型是否兼容、该将哪些数据进行类型转换、是否控制转移到不该去的地方、是否存在重名或语义模糊的记号。如果存在上述问题则会进行处理，反之产生中间代码。
例如，步骤一中的那个例子中，a、b、c都是实型变量，而2是整型常量，在运算过程中需要将2转化为实型变量，再进行运算。
步骤四：生成中间代码
中间代码是源代码向目标代码转换过程中的一种过渡编码。其形式会尽可能与机器的汇编语言相似，从而有利于下一步代码的生成。采用中间代码的好处之一是可以再中间代码上进行代码优化。
很多编译程序生成的中间代码采用的是“四元式”的结构，四元分别为运算符、运算对象1、运算对象2、结果。eg. (* a1 a2 t1)，将a1与a2相乘，后将结果储存到t1。
步骤五：代码优化
代码优化阶段是通过改进中间代码，以便产生具有运行更快、占用空间更小等优点的目标码。
代码优化分为局部优化和全局优化。局部优化包括合并冗余操作，简化计算等，如以“清零”的指令替换掉“x=0”这一赋值指令。而全局优化包括改进循环，减少调用次数，快速地址算法等。
不同的编译器对于中间代码的优化程度和优化效率各不相同。能完成大部分优化的编译器称为优化编译器。但优化过程会在一定程度上影响编译的速度，有时候简单的优化也可能让程序最后的效率大大提高，同时降低编译速度下降的幅度。
步骤六：代码生成
由代码生成器来生成目标机器的汇编程序，其中要完成数据分段、选定寄存器等工作，然后再生成机器可执行的代码。此过程中的一个关键问题是寄存器的分配。
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