編譯器是軟體，將源程式編譯成目標程式，學習編譯原理有助於理解程式內部如何執行，設計出更高效的程式，同時也有助於除錯程式碼，分析錯誤原因。

原始碼經過詞義分析，語法分析生成語法樹，再經過翻譯生成中間程式碼，編譯器會優化，然後再生成目的碼。這一步工作就是編譯。

Compiler vs Interpreter

Compiler 將源程式轉為目標程式，並輸出錯誤除錯資訊，轉換過程是對所有的程式碼進行轉換並做優化。編譯執行的程式碼更快。

Interpreter也是將源程式轉為目標程式，但不同的是，轉換過程是一句一句的轉換並且沒有做優化。動態執行易於除錯，可移植性好。

Phases of Compiler

主要分為兩個階段，分別是分析階段和程式碼生成階段。

分析階段：Source program \(\rightarrow\) Lexical analyzer \(\rightarrow\) Syntax analyzer \(\rightarrow\) Semantic analyzer \(\rightarrow\)

程式碼生成階段： Intermediate code generator \(\rightarrow\) Code optimizer \(\rightarrow\) Code generator \(\rightarrow\) Target program

編譯過程小例子：position := initial + rate * 60;

1. Lexical analysis （詞義分析

   • keywords：關鍵詞
   • Identifier: position, initial, rate（識別符號）
   • operator：:=, +, *
   • Constant: 60
   • Separators：空格符，tab鍵，換行符
   • Delimiters：（），：；=>；>>

2. Syntax analysis （語法分析

   生成語法樹，個人感覺有點像中綴表示式對應的樹

3. Semantic analysis （語義分析

   分析檢查程式中的每個操作是否實際可執行，比如運算子的兩個運算元的型別是否一致（可做型別轉換），if是否有else與其匹配（報錯誤資訊，除錯資訊）etc...

4. Intermediate code generator

   生成三地址碼（最多三個地址），可以看出和機器指令很接近。

5. 大致過程如下：
   

Compiler-Construction Tools：

1. Scanner generator: Lex（生成詞法分析器的工具，輸入是描述詞法分析器的檔案，輸出經過編譯生成詞法分析器）

2. Parser generator: Yacc（生成語法分析器的工具，同上）

3. Syntax-directed translation engines

4. Automatic code generators

5. Data-flow engines