一、编译器作用

编译器本质上只是一个软件，这个软件读取一个文本文件（源码），对文本进行分析和处理，最终产生一个可以被计算机执行的二进制文件。

二、编译器的结构

据完成任务不同，可以将编译器的组成部分划分为前端（Front End）、优化器（Optimizer）与后端（Back End）。

  • 前端主要指与源语言有关但与目标机无关的部分，包括词法分析、语法分析、语义分析与中间表示生成，将源代码转化为抽象语法树。
  • 优化器则是在前端的基础上，对得到的中间代码进行优化，使代码更加高效。
  • 后端主要指与目标机有关的部分，包括代码优化和目标代码生成等。

编译器为什么要分端？
“端”概念的提出对于编译技术的发展起到了至关重要的作用，它使编译器的框架更明晰，更利于集成与构造。

三、常见的编译器

1、GCC

（1）GCC简介

image.png GCC（GNU Compiler Collection，GNU编译器套件）是由GNU开发的编程语言译器。GNU编译器套件包括C、C++、 Objective-C、 Fortran、Java、Ada和Go语言前端，也包括了这些语言的库（如libstdc++，libgcj等。）。GCC 最初是作为 GNU 操作系统的编译器编写的，是一款开源软件。

GCC是以GPL许可证所发行的自由软件，也是GNU计划的关键部分。GCC的初衷是为GNU操作系统专门编写一款编译器，现已被大多数类Unix操作系统（如Linux、BSD、MacOS X等）采纳为标准的编译器，甚至在微软的Windows上也可以使用GCC。GCC支持多种计算机体系结构芯片，如x86、ARM、MIPS等，并已被移植到其他多种硬件平台。
GCC原名为GNU C语言编译器（GNU C Compiler），只能处理C语言。但其很快扩展，变得可处理C++，后来又扩展为能够支持更多编程语言，如Fortran、Pascal、Objective -C、Java、Ada、Go以及各类处理器架构上的汇编语言等，所以改名GNU编译器套件（GNU Compiler Collection）。

（2）GCC结构

与大多数可移植编译器一样，基于gcc的编译器的编译过程在概念上可以分为三个阶段:

  • 前端接口
    • 每种受支持的语言都有单独的
    • 前端获取源代码，将源代码转换为语义上等价的、与语言无关的抽象语法树(AST)。
    • 这个AST语法和语义是由GIMPLE语言定义的，这是GCC拥有的与语言无关的最高级别的中间表示。
  • 中间接口
    • 负责诸如构建控制流图和优化这样的事情
    • AST用于优化编译，降低为非严格的RTL(扩展)，并运行基于RTL的优化来优化编译。不严格的RTL被移交给更低级的传递。
  • 后端接口
    • 这些通道的第一个任务是将非严格的RTL表示转换为严格的RTL，
    • 或者换句话说，从匹配define_insn定义而不考虑约束的RTL模式，到完全匹配complete =insn= definition 包括所有操作数约束的RTL模式(现在处理这个问题的一个步骤是重新加载，但这不是最优的)。严格RTL通过的其他工作包括调度、执行窥视孔优化和发出汇编输出。

无论是AST还是非严格的RTL表示都不是完全独立于目标的，但GIMPLE语言是，而且在非严格的RTL形式中，表示仍然不是真正的机器组装，因此，在非严格的RTL上工作的传递在某种程度上仍然可以被认为是与目标无关的(即使是像combine这样的传递也不必太担心目标机器)。在严格的RTL上工作的传递实际上是汇编优化器，它显然需要考虑关于目标体系结构的更多信息。

（3）基本使用

GCC 参数详解

2、LLVM

3、Clang