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)這門課,?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)資料看起來要么簡單易懂,,要么很深奧(事實(shí)上,,我找到的大部分編譯器資料都是很枯燥的,。)無論怎樣,我用了幾年時(shí)間總結(jié)了為什么這類課程會如此有用的實(shí)際原因,。原因如下,。
分析器和解析器無處不在
嚴(yán)謹(jǐn)?shù)某绦騿T不得不去了解分析器和解析器,因?yàn)槲覀儾粫偸侵粚懸恍┬〕绦?。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)際知識去解決問題,,并把它做對,。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?理論知識在什么時(shí)候可以提供幫助,?哪些語言設(shè)計(jì)原則可以運(yùn)用在我們?nèi)粘J褂玫男≌Z言,?
你能更好地編寫正確的代碼
編譯器應(yīng)該把輸入的語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C語言的理解,。C編譯器編寫者已經(jīng)掌握這些概念了,,但大多數(shù)初級和中級程序員都不知道這些概念。毫不夸張地說,,一旦你知道語言的本質(zhì),,你會以不同地方式和更準(zhǔn)確地思考這個(gè)語言。這適用于任何的語言,特別是像C和C++這些語義不清晰的語言,。
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,,無論他們看起來是多么的合理和簡單。你將會學(xué)到哪類代碼通常會建造最佳代碼塊,,為什么會這樣和這些代碼做了什么,。你會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)化等無意義的技巧來修改它,。
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,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,,你會對計(jì)算機(jī)架構(gòu)的操作有更好的理解。