《電子技術(shù)應(yīng)用》
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為什么每個(gè)程序員都應(yīng)學(xué)習(xí)代碼編譯器知識(shí)

2015-09-18
關(guān)鍵詞: 程序員 編譯器

  所有優(yōu)秀的計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院都提供了編譯器課程,,但是相對(duì)比較少的學(xué)校把它作為本科課程的必修部分。這篇文章回答了這個(gè)問題:為什么需要學(xué)習(xí)編譯器知識(shí),?即使你從沒打算過編寫編譯器,。
  我寫這篇文章的其中一個(gè)原因是,盡管我在讀本科時(shí)很喜歡編譯器課程,,但是我?guī)缀蹩床坏剿膶?shí)際作用,。大多數(shù)資料看起來(lái)要么簡(jiǎn)單易懂,要么很深?yuàn)W(事實(shí)上,,我找到的大部分編譯器資料都是很枯燥的,。)無(wú)論怎樣,我用了幾年時(shí)間總結(jié)了為什么這類課程會(huì)如此有用的實(shí)際原因,。原因如下,。
  分析器和解析器無(wú)處不在
  嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?a class="innerlink" href="http://forexkbc.com/tags/程序員" title="程序員" target="_blank">程序員不得不去了解分析器和解析器,因?yàn)槲覀儾粫?huì)總是只寫一些小程序,。每次你寫一個(gè)可擴(kuò)展的程序或處理一種新類型的輸入文件,,你都需要了解它們(分析器和解析器)。格林斯潘第十定律:
  “任何C或Fortran程序復(fù)雜到一定程度之后,,都會(huì)包含一個(gè)臨時(shí)的,、只有一半功能的、不完全符合規(guī)格的,、充滿bug的,、運(yùn)行速度很慢的Common Lisp實(shí)現(xiàn)?!?br/>  我們花費(fèi)如此多的時(shí)間在這些事情上,,我們可以使用一次性的小技巧來(lái)做這些事情的每一個(gè),或者我們利用60年的理論和實(shí)際知識(shí)去解決問題,,并把它做對(duì),。重要的是:你應(yīng)該什么時(shí)候借用已存在的代碼或者使用已存在的工具?理論知識(shí)在什么時(shí)候可以提供幫助,?哪些語(yǔ)言設(shè)計(jì)原則可以運(yùn)用在我們?nèi)粘J褂玫男≌Z(yǔ)言,?
  你能更好地編寫正確的代碼
  編譯器應(yīng)該把輸入的語(yǔ)言正確地翻譯成合法的程序。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo),,編譯器開發(fā)者必須了解整個(gè)輸入語(yǔ)言,,包括一些普通程序員沒見過的罕見問題,。這個(gè)理解過程是通往程序語(yǔ)言本質(zhì)的重要一步,它和我們平時(shí)寫代碼時(shí)所看到的不一樣,。舉個(gè)例子,,我在學(xué)習(xí)了順序點(diǎn)(sequence points),未定義行為(undefined behaviors),,和常用的算術(shù)轉(zhuǎn)換的細(xì)節(jié)后,,完全改變了我對(duì)C語(yǔ)言的理解。C編譯器編寫者已經(jīng)掌握這些概念了,,但大多數(shù)初級(jí)和中級(jí)程序員都不知道這些概念,。毫不夸張地說,一旦你知道語(yǔ)言的本質(zhì),,你會(huì)以不同地方式和更準(zhǔn)確地思考這個(gè)語(yǔ)言,。這適用于任何的語(yǔ)言,特別是像C和C++這些語(yǔ)義不清晰的語(yǔ)言,。
  你可以編寫更快的代碼
  通過了解編譯器,,你可以很清晰地知道哪些優(yōu)化是編譯器可以優(yōu)化的,和哪些是編譯器不能進(jìn)行優(yōu)化的,,無(wú)論他們看起來(lái)是多么的合理和簡(jiǎn)單,。你將會(huì)學(xué)到哪類代碼通常會(huì)建造最佳代碼塊,為什么會(huì)這樣和這些代碼做了什么,。你會(huì)知道為什么一些代碼可以擁有更好的性能,,比如使用一半寄存器組緩存濾波系數(shù)一半寄存器組緩存樣本的FIR濾波器,它和使用普通優(yōu)化器實(shí)現(xiàn)的不一樣,。你和你喜歡的編譯器是一個(gè)能創(chuàng)建快速代碼的團(tuán)隊(duì),,你可以使用它高效地工作,或者使用提前優(yōu)化等無(wú)意義的技巧來(lái)修改它,。
  其次,,編譯器后端是與目標(biāo)架構(gòu)密切關(guān)聯(lián)的,當(dāng)然,,現(xiàn)代的架構(gòu)都盡量提供匯編程序員友好的平臺(tái),,而且離著不遠(yuǎn)了。通過理解編譯器后端和它為什么是這樣產(chǎn)生代碼的,,你會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)架構(gòu)的操作有更好的理解,。
  總結(jié)
  編譯器(理論上)有三部分:
  1.語(yǔ)言相關(guān)的前端(分析,類型檢測(cè))
  2.與語(yǔ)言和目標(biāo)無(wú)關(guān)中端(優(yōu)化))
  3.目標(biāo)相關(guān)的后端(生成機(jī)器代碼)
  在這篇文章里,,我已經(jīng)試圖說服你們,,理解編譯器的每一部分都是有價(jià)值的–即使你將來(lái)不會(huì)實(shí)現(xiàn)或者修改它們。

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