一遍编译器

让我们来看看什么是一遍编译器，并尝试实现一遍编译器。

一遍编译器在分析过程中直接发出汇编(或二进制代码)，而不创建中间表示，如AST。这是一种罕见的技术，在计算机内存匮乏的时代使用。这限制了可能的语言功能和生成的代码的质量。但是，这种技术产生的快速编译器让比尔·盖茨羡慕不已。这是一种非常罕见的技术，在计算机内存匮乏的时候使用。这既限制了可能的语言功能，也限制了所生成代码的质量。但是，这种技术产生的快速编译器让比尔·盖茨羡慕不已。

Turbo Pascal的快速编译速度通常被认为是Turbo Pascal成功的决定性因素。

比尔·盖茨认为Turbo Pascal的成功是“非常私人的”，他不能理解为什么(微软的)东西这么慢。他会把格雷格·惠顿(微软语言编程总监)找来，对他大喊大叫半个小时。他无法理解为什么卡恩能够击败像微软这样的老牌竞争对手。

让我们创建一个简单的一遍编译器。不是针对整个编程语言，而是仅针对简单的算术表达式，如下所示：

我们将以x86-64为目标，并将分别使用flex和bison来生成我们的词法分析器和解析器，我使用了Wikipedia bison示例作为灵感。

[\r\n\t]*{继续；/*跳过空白。*/}[0-9]+{sscanf(yytext，"；%d"；⁠，&；yylval->；value)；return TOKEN_NUMBER；}"；*"；{RETURN TOKEN_STAR；}"；+"；{RETURN TOKEN_PLUS；}"；("；{RETURN TOKEN_LPAREN；}"；)"；{RETURN TOKEN_RPAREN；{继续；/*跳过意外字符。*/}。

现在，我们的表达式语言的语法。让我们暂时省略语义动作。

输入：exprexpr："；number"；|expr"；+"；expr|expr"；*"；expr|"；("；expr"；)"；

它们都是左结合的：2+3+4表示((2+3)+4)。这对于加法和乘法来说不是一个非常重要的性质，因为运算本身是结合的。

我们需要在添加到语法中的每个语义操作中直接发出一些汇编代码。如果需要，我们可以在以后更有趣一些，但现在，让我们将emit函数定义为printf的别名。

因此，我们会将汇编指令直接输出到标准输出通道，如果需要，我们可以通过管道将其输出到文件。现在，我们可以将其输出到语义操作上。每次我们遇到一个数字时，我们都会将其推入堆栈：每个语义操作触发的顺序都很重要。因此，当我们遇到像加法这样的操作时，两个内部表达式已经发出。因此，我们可以预期它们的值位于堆栈的顶部。我们所能做的就是将值弹出到某个。

|expr"；+"；expr{emit("；pop%%rax\n"；)；emit("；pop%%rbx\n"；)；emit("；add%%rbx，%%rax\n"；)；}。

我们需要对寄存器使用双百分号，因为这是printf格式的字符串。

除了累加器寄存器%rax是mul指令的隐式参数外，我们对乘法也执行同样的操作。

|expr"；*"；expr{emit("；pop%%rax\n"；)；emit("；pop%%rbx\n"；)；emit("；mul%%rbx\n"；)；emit("；push%%rax\n"；)；}

当我们遇到括号时怎么办呢？我们什么也不做，因为内在的表达式已经发出了。

现在，我们可以在给定算术表达式的情况下生成程序集片段，但是，一堆推和弹出并不能构成一个完整的程序集清单，我们需要一个main(假设我们链接到libc)或a_start。

作为最后的语义操作，我们弹出唯一的期望值，并将其作为程序的退出代码从Main返回。

.global mainmain：PUSH$4 PUSH$2 PUSH$10 POP%RAX POP%RBX muL%RBX PUSH%RAX POP%RAX POP%RBX ADD%RBX ADD%RBX，%RAX PUSH%RAX PUSH$3 PUSH$5 PUSH$1 POP%RAX POP%RBX ADD%RBX PUSH%RAX POP%RAX POP%RBX muL%RBX PUP%RAX POP%RAX POP%RBX ADD%RBX，%rax PUP%rax POP%rax POP%rax。

如果我们将它管道到一个名为test.s的文件中，将其汇编并执行，程序将不会产生任何输出，但是，我们可以检查退出代码：

我可以想象通过将变量的值压入堆栈并在哈希表…中记住它们的堆栈偏移量来实现变量。与函数的签名…类似的内容。看起来一遍编译器需要很多全局可变状态才能工作。

你怎么优化这样的东西呢？优化编译器会提前把我们的表达式常量折叠成一个数字。尽管如此，在一次通过的情况下，您只能获得非常短视的代码视图。

完整的代码，包括词法分析器、解析器和Makefile，可以在GitHub上找到作为要点。

你知道吗，我正在写一本关于编译器的书？不幸的是，书中描述的编译器不是一遍的。我知道，对吧？但它是一个生成ARM汇编代码的两遍编译器。这本书甚至教会了你足够的汇编语言编程。示例是用打字稿写的，但它可以在任何语言中遵循，所以请查看它！