Introduction¶

Abstract

What, Why, How?
- What is a compiler?
- Why do we need to learn compilers?
- How to learn compilers?
General Workflow of a Compiler
Modules and Interfaces in Tiger

A compiler is a program to translate one language to another.
A compiler is a complex program.
Why
- Compilers are used in almost all forms of computing.
- The principles and techniques are applicable to so many other domains.
- Compiler construction touches upon other fields.

Typical Workflow of a Compiler¶

通用意义下的编译过程：（并不绝对，有些编译器会有所调整）

中端是为了剥离开前后端，与前端的语言、后端的硬件都是解耦的，让前端和后端可以独立发展。

贯穿整个过程：符号表、错误处理。

Two Important Concepts

Phases: one or more modules operating on different abstract “languages”.

阶段由不同的模块拼成。
Interfaces: information exchanged between modules of the compiler.

不同模块之间为了交互，需要定义接口，是交换信息的媒介。

Why breaking the compiler into multiple phases
- Easier to understand and implement
- Allow for reusing the components
  
  模块可以复用。
Workflow
- Lexing/Scanning/Lexical Analysis 词法分析：将程序字符流分解为记号 (Token) 序列。
  - 删除字符串中不必要的部分（如空格）。
  - 通常使用正则表达式匹配（DFA 定义）。
- Parsing/Syntactic Analysis 语法分析：将记号序列解析为语法结构。
  - 去除不必要的记号（例如括号）。
  - 一般使用抽象语法树（AST）定义。
- Semantic Analysis 语义分析：决定语法结构的含义。
  - e.g. 变量的类型？运算符的含义？读写变量是否合法？...
- 中间代码生成
  - 中间代码/表示 (IR): 源语言与目标语言之间的桥梁。
- 机器无关代码优化：基于中间表示进行分析与变换。
  - e.g. 降低执行时间，减少资源消耗等。
- 目标代码生成：把中间表示形式翻译到目标语言。
  - e.g. 指令选择、寄存器分配、指令调度等。

Think As If You Were a Compiler

x := a * 2 + b * (x * 3)

* 词法分析：把“字符串”分割成“单词”。

id<x> assign id<a> times int<2> plus id<b> times lparen id<x> times int<3> rparen

* 语法分析：“单词”组合成“句子”。

Example

a := 5+3; b := (print(a, a-1), 10*a); print(b)

IR Tree 里的多个语句由 CompoundStm 组合起来。