Overview¶
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Introduction¶
编译器 Compiler 是一个复杂的程序，用于将 Program 从一个 Language 翻译到另一个 Language，即：
\[ \text{Source Program} \Rightarrow_{Compiler} \text{Target Program} \]
实际上，编译原理串联起了从软件到硬件的完整链条：
Workflow¶
传统编译器的工作流分为前中后三个部分，这种模块化设计使得编译器的实现更容易理解与实现，并且允许复用部件。
词法分析 Lexing
词法分析将程序字符流（String）分解为记号序列（Token Sequence），它通过正则表达式进行匹配，删除了字符串中不必要的部分。例如：
语法分析 Parsing
语法分析接收传来的 Token 序列，并将其解析为合适的语法结构。通常，我们使用抽象语法树（AST）来表示语法：
语法分析通常使用上下文无关语法进行解析，对于不合法的 Token，它能够检测到可能的错误并报告给用户。
语义分析 Semantic Analysis
语义分析决定了语法结构的含义。
对于符合语法的程序，我们可以通过词法分析和语法分析从中构建出一个语法数；然而并不是所有合语法的程序都是合法的程序，我们需要检查是否符合语义规则。
在这个阶段，我们通常应用符号表（Symbol Table）来进行处理。符号表中记录了程序中变量、函数等对象的各种属性，可由编译器各个步骤使用。
中间代码生成 IR
中间代码是源语言和目标语言之间的桥梁，是一种过渡性质的代码形式，往往介于语法树和汇编代码之间。
为什么不直接转为汇编代码？
- 中间代码将编译器自然划分为前端和后端部分，如果需要改变编译器的源语言或目标语言，只需要重写其前端或后端即可。
- 中间代码不像语法树那样抽象，也不像汇编代码一样底层，更适合进行分析和优化。
优化
基于中间代码，我们可以对其进行分析和变换，目标是降低执行时间或减少资源消耗。
目标代码生成
最后，整个后端的功能总的来说就是目标代码生成，它通过指令选择、寄存器分配、指令调度三个流程将中间代码翻译到目标语言：
一个对阶乘函数转化为 RISC-V 汇编代码编译的完整工作流示例如下：
