Introduction¶

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What，Why and How?¶

What is a Compiler?
- 编译器就是把一种语言（源语言）翻译到另一种语言（目标语言）的一个程序
Why Should We Learn Compilers?
- 帮助我们更深刻地了解技术和应用背后的原理，在其他方面也会有帮助
How to Learn Compilers?
- 课堂上学习理论知识
- 实验中实现一个 SysY 到 RISC-V 的简单编译器
- 使用课本来了解 Tiger 语言的语法以及编译器实现细节

在课本中，一个编译器被划分为了多个模块（阶段）以及模块间的接口：

Phases: one or more modules
- 在编译工程中操作不同的抽象“语言”
Interfaces: the data structures that are passed between phases
- 描述编译器的不同模块之间是如何进行信息交换的

Phase	Description
Lex	将源文件分为各个独立的单词（word）或 token
Parse	分析程序的短语结构
Parsing Actions	为每个短语构建对应的抽象语法树
Semantic Analysis	确定每个短语的含义，讲变量的使用与其定义联系起来，检查表达式类型，请求翻译每个短语
Frame Layout	将变量、函数参数等以机器依赖的方式放入激活记录（栈帧 stack frames）中
Translate	生成中间表示树（IR树），不依赖于任何特定的源语言或目标机器架构
Canonicalize	将副作用移出表达式，清理条件分支以便后续阶段处理
Instruction Selection	将IR树节点分组为簇，使其与目标机器指令的动作相对应
Control Flow Analysis	将指令序列分析为控制流图，该图展示程序执行时可能遵循的所有控制流程
Dataflow Analysis	收集程序变量间信息流动的相关数据。例如，存活分析可计算每个程序变量仍需保持有效值（即存活状态）的位置
Register Allocation	选择一个寄存器来存储程序使用的各个变量和临时值；不在同一时间点活跃的变量可以共同使用同一寄存器
Code Emission	将每条机器指令中的临时名称替换为机器寄存器

有两种最有用的抽象：

编译时使用的两种工具：