在我方才进入大年夜学，大年夜零开端进修 C 说话的时刻，我就赓续的大年夜学长的口中听到一个又一个说话，比如 C++、Java、Python、JavaScript 这些大年夜众的，也有 Lisp、Perl、Ruby 这些相对小众的。一般来说，当法度榜样员评论辩论一门说话的时刻，默认的高低文经常是:“用 xxx 说话来完成 xxx 义务”。所以一向困扰着的我的一个问题就是，为什么完成某个义务，必定要选择特定的说话，比如安卓开辟是 Java，前端要用 JavaScript，iOS 开辟应用 Objective-C 或者 Swift。这些问题的谜底异常复杂，有的是技巧原因，有的是汗青原因，有的会推敲成本，很可贵出同一的结论，只能 case-by-case 的分析。这篇文┞仿并非专门解答上述问题，而是欲望经由过程介绍一些通用的概念，赞助读者控制分析问题的才能，如不雅这个概念在实际编程顶用获得，我也会举一些具体的例子。
在浏览本文前，不妨思虑一下这几个问题，如不雅没有头绪，建议看完文┞仿今后再思虑一遍。如不雅认为谜底显而易见，恭喜你，这篇文┞仿并非为你预备的:
- 什么是编译器，它以什愦为分界线，分为前端和后端?
- Java 是编译型说话照样解释型说话，Python 呢?
- C 说话的编译器也是 C 说话，那它怎么被编译的?
- 目标文件的格局是什么样的，段表、符号表、重定位表有什么感化?
- Swift 是静态说话，为什么还有运行时库?
- 什么是 ABI，ABI 不稳定有什愦问题?
- 什么是 WebAssembly，为什么要推出这门技巧，用 C++ 代替 JavaScript 可行么?
- JavaScript 和 DOM API 是什么关系，JavaScript 可以读写文件么?
- C++ 代码可以主动转换成 Java 代码么，随便率性两种说话是否可以互转?
- 为什么说 Python 是胶水说话，它可以用来开辟 iOS/Android 么?
编译道理
就像数学是一个正尸体系，大年夜简单的┞俘义就能推导出各类高阶公式一样，我们大年夜最根本的 C 说话和编译说起。
- int main(void) {
- int a = strlen("Hello world"); // 字符串的长度是 11
- return 0;
- }
相干的介绍编译过程的文┞仿很多，读者应当都异常熟悉了，全部流程包含预处理、词法分析、语法分析、生成中心代码，生成目标代码，汇编，链接 等。已有的文┞仿大年夜多分析了每一步的逻辑，但很少谈实现思路，我会尽量用简单的说话来描述每一步的实现思路，信赖如许有助于加深记忆。因为重要谈的概念和思路，不免会有一些不敷精确的抽象，读者学会抓重点久煨。
预处理是一个自力的模块，它放在最后介绍，我们先看词法分析。
词法分析
最先登场的是编译器，它负责前五个步调，也就是说编译器的输入是源代码，输出是中心代码。
编译器不克不及像人一样，一眼就看明白源代码的内容，它只能比较傻的逐个单词分析。词法分析要做的就拭浇榇代码瓜分开，形成若干个单词。这个过程并不像想象的那么简单。比如举几个例子:
- int t 表示一个整数，而 intt 只是一个变量名。
- int a() 表示一个函数而非整数 a，int a () 也是一个函数。
- a = 没有具体价值，它可所以一个赋值语句，还可所以 a == 1 的前缀，表示一个断定。
词法分析的重要可贵在于，前缀无法决定一个完全字符串的含义，平日须要看完全句今后才知道每个单词典具体含义。同时，C 说话的语法也不简单，各类关键字，括号，逗号，语法等等都邑给词法分析的实现增长难度。
词法分析的重要实现道理是状况机，它逐个攫取字符，然后根据读到的字符的特点缀换状况。比如这是 GCC 的词法分析状况机(引用自《编译体系透视》):
如不雅本身实现的话，思路也不难。外面包一个轮回，然后各类 switch...case 就完事了。词法分析应当算是最简单的一节。
语法分析
经由词法分析今后，编译器已经知道了每个悼?船但这些单词组合起来表示的语法还不清跋扈。一个简单的思路是模板匹配，比如有如许的语句:
- int a = 10;
它其实表示了这么一种通用的语法格局:
类型 变量名 = 常量;
所以 int a = 10; 当然可以匹配上这种模式。同理，它弗成能匹配 类型 函数名(参数); 这种函数定义模式，因为两者构造不一致，等号无法被匹配。
语法分析比词法分析更复杂，因为所有 C 说话支撑的语法特点都必须被语法分沃圃旒确的匹配，这个难度比纯新手进修 C 说话语法难上很多倍。不过这个属于营业复杂性，无论采取哪种解决筹划都弗成避免，因为语律例则的数量就是这么多。
在匹配模式的时刻，另一个问题在于上述的名词，比如 类型、参数，很难界定。比如int 是类型，long long 也是类型，unsigned long long 也是类型。(int a) 可所以参数，(int a, int b) 也是参数，(unsigned long long a, long long double b, int *p) 看起来能把人逼疯。
下面举一个简单的例子来解释 int a = 10 是若何被解析的，总的思路是归纳与分化。我们把一个复杂的式子瓜分成若干部分，然后分析各个部分，如许可以简化复杂度。对于 int a = 10 来说，他是一个声明，声明由两部分构成，分别是声明解释符和初始声明符列表。
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