COMP 440 Compilers

《编译器基础：以Java为例》编译器，作为计算机科学中的核心组成部分，是连接高级编程语言与机器语言的桥梁。在本课程'COMP-440-编译器'中，由特里斯坦·韦伯教授指导，我们深入探讨了编译器的设计与实现，特别关注了使用Java语言的编译过程。2014年12月的这个课程为我们提供了丰富的学习材料，帮助我们理解编译器的复杂性和美妙之处。我们需要理解编译器的基本概念。编译器是一种特殊的程序，它将人类可读的源代码（如Java）翻译成计算机可执行的机器语言。这个过程分为多个阶段：词法分析、语义分析和代码生成。每个阶段都有其特定的任务，共同确保源代码的正确性并优化目标代码。

词法分析：这是编译器的第一步，它将源代码分解成一系列的标记（tokens）。这些标记通常对应于编程语言的关键字、标识符、常量和运算符。在Java中，词法分析器会识别出诸如'int'、'if'、'='这样的关键字，以及'123'、'abc'这样的标识符。

语法分析：接下来，编译器进行语法分析，也称为解析，它检查标记序列是否符合语言的语法规则。对于Java，这涉及到构建抽象语法树（AST），一个反映源代码结构的树状表示。

语义分析：在这一阶段，编译器检查源代码的逻辑意义，确保代码符合语义规则。例如，检查类型匹配、变量声明和作用域等。对于Java，编译器会执行类型检查和符号表管理。

代码生成：编译器生成目标代码，通常是机器语言或中间代码（如Java字节码）。此阶段涉及优化技术，如死代码消除、常量折叠和循环展开，以提高程序运行效率。在Java环境下，编译器Javac负责将.java源文件转换为.class字节码文件，这些字节码文件可以在Java虚拟机（JVM）上运行。JVM进一步解释执行字节码，实现了跨平台的'一次编写，到处运行'。