动手写一个C语言编译器

发表于:2014-9-29 09:39

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 作者:菜鸟浮出水    来源:51Testing软件测试网采编

  动手编写一个编译器,学习一下较为底层的编程方式,是一种学习计算机到底是如何工作的非常有效方法。
  编译器通常被看作是十分复杂的工程。事实上,编写一个产品级的编译器也确实是一个庞大的任务。但是写一个小巧可用的编译器却不是这么困难。
  秘诀就是首先去找到一个最小的可用工程,然后把你想要的特性添加进去。这个方法也是Abdulaziz Ghuloum在他那篇著名的论文“一种构造编译器的捷径”里所提到的办法。不过这个办法确实可行。你只需要按照这篇论文中的第一步来操作,就可以得到一个真正可用的编译器!当然,它只能编译程序语言中的非常小的子集,但是它确实是一个真实可用的编译器。你可以随意的扩展这个编译器,然后从中学到更多更深的知识。
  受到这篇文章的鼓舞,我就写了一个C编译器。从某种意义上来说这比写一个scheme的编译器要困难一些(因为你必须去解析C那复杂的语法),但是在某些方面又很便利(你不需要去处理运行时类型)。要写这样一个编译器,你只需要从你那个可用的最小的编译器开始。
  对于我写的编译器来说,我把它叫 babyc,我选了这段代码来作为我需要运行的第一个程序:
  int main() {
  return 2;
  }
  没有变量,没有函数调用,没有额外的依赖,甚至连if语句,循环语句都没有,一切看起来是那么简单。
  我们首先需要解析这段代码。我们将使用 Flex 和 Bison 来做到这点。这里有怎么用的例子可以参考,幸好我们的语法是如此简单,下面就是词法分析器:
  "{" { return '{'; }
  "}" { return '}'; }
  "(" { return '('; }
  ")" { return ')'; }
  ";" { return ';'; }
  [0-9]+ { return NUMBER; }
  "return" { return RETURN; }
  "int" { return TYPE; }
  "main" { return IDENTIFIER; }
  这里是语法分析器:
  function:
  TYPE IDENTIFIER '(' ')' '{' expression '}'
  ;
  expression:
  RETURN NUMBER ';'
  ;
  最终,我们需要生成一些汇编代码。我们将使用32位的X86汇编,因为它非常的通用而且可以很容易的运行在你的机器上。这里有X86汇编的相关网站。
  下面就是我们需要生成的汇编代码:
  .text
  .global _start # Tell the loader we want to start at _start.
  _start:
  movl    $2,%ebx # The argument to our system call.
  movl    $1,%eax # The system call number of sys_exit is 1.
  int     $0x80 # Send an interrupt
  然后加上上面的词法语法分析代码,把这段汇编代码写进一个文件里。恭喜你!你已经是一个编译器的编写者了!
  Babyc 就是这样诞生的,你可以在这里看到它最开始的样子。
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