很多人會(huì)有一個(gè)疑問(wèn)C語(yǔ)言編譯器為什么能夠用C語(yǔ)言編寫(xiě)?
今天就來(lái)帶大家一探究竟!
所謂C語(yǔ)言編譯器,就是把編程得到的件,比如.c,.h的件,進(jìn)行讀取,并對(duì)內(nèi)容進(jìn)行分析,按照C語(yǔ)言的規(guī)則,將其轉(zhuǎn)換成cpu可以執(zhí)行的二進(jìn)制件。
其本質(zhì)在于對(duì)件的讀入,分析,及處理。這些操作,C語(yǔ)言都是可以實(shí)現(xiàn)的。
所以用C語(yǔ)言來(lái)做C語(yǔ)言的編譯器是完全可行的。
但是,歷史上的第一個(gè)C語(yǔ)言編譯器,肯定不是C語(yǔ)言寫(xiě)的,
因?yàn)樵跊](méi)有編譯器時(shí),無(wú)法把C語(yǔ)言轉(zhuǎn)換成可執(zhí)行件。
只要有了第一版其它語(yǔ)言的編譯器,就可以用C語(yǔ)言寫(xiě)編譯器了。
C語(yǔ)言
那么世界上第一個(gè)C語(yǔ)言編譯器又是怎么編寫(xiě)的呢?
還是讓我們回顧一下C語(yǔ)言歷史
1970年Tomphson和Ritchie在BCPL(一種解釋型語(yǔ)言)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了B語(yǔ)言,
1973年又在B語(yǔ)言的基礎(chǔ)上成功開(kāi)發(fā)出了現(xiàn)在的C語(yǔ)言。
在C語(yǔ)言被用作系統(tǒng)編程語(yǔ)言之前,Tomphson已經(jīng)使用B語(yǔ)言編寫(xiě)過(guò)操作系統(tǒng)。可見(jiàn)在C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)以前,B語(yǔ)言已經(jīng)可以投入使用了。
因此第一個(gè)C語(yǔ)言編譯器的原型完全可能是用B語(yǔ)言或者混合B語(yǔ)言與PDP匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的。
事實(shí)上,B語(yǔ)言的執(zhí)行效率比較低,但是如果全部用匯編語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě),不僅工作量巨大,而且匯編語(yǔ)言的可讀性極差,很容易就會(huì)出錯(cuò)!
上一張圖大家感受一下這巨大的差別!!!
C語(yǔ)言
為了克服這個(gè)困難,早期的C語(yǔ)言編譯器就采取了一個(gè)取巧的辦法先用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)一個(gè)C語(yǔ)言的一個(gè)子集的編譯器,再通過(guò)這個(gè)子集去遞推完成完整的C語(yǔ)言編譯器。
大致過(guò)程如下
C語(yǔ)言
先創(chuàng)造一個(gè)只有C語(yǔ)言最基本功能的子集,記作C0語(yǔ)言,C0語(yǔ)言已經(jīng)足夠簡(jiǎn)單了,可以直接用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)出C0的編譯器。
依靠C0已有的功能,設(shè)計(jì)比C0復(fù)雜,但仍然不完整的C語(yǔ)言的又一個(gè)子集C1語(yǔ)言,其中C0屬于C1,C1屬于C,用C0開(kāi)發(fā)出C1語(yǔ)言的編譯器。
在C1的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)C語(yǔ)言的又一個(gè)子集C2語(yǔ)言,C2語(yǔ)言比C1復(fù)雜,但是仍然不是完整的C語(yǔ)言,開(kāi)發(fā)出C2語(yǔ)言的編譯器……如此直到CN,CN已經(jīng)足夠強(qiáng)大了,這時(shí)候就足夠開(kāi)發(fā)出完整的C語(yǔ)言編譯器的實(shí)現(xiàn)了。
至于這里的N是多少,這取決于你的目標(biāo)語(yǔ)言(這里是C語(yǔ)言)的復(fù)雜程度和程序員的編程能力。
那么這種大膽的子集簡(jiǎn)化的方法,又有什么理論依據(jù)呢?
先介紹一個(gè)概念,“自編譯”Self-Compile。
對(duì)于某些具有明顯自舉(不知道哪個(gè)鬼才起的名字)性質(zhì)的強(qiáng)類(lèi)型編程語(yǔ)言
可以借助它們的一個(gè)有限小子集
通過(guò)有限次數(shù)的遞推來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)它們自身的表述
(所謂強(qiáng)類(lèi)型就是程序中的每個(gè)變量必須聲明類(lèi)型后才能使用,比如C語(yǔ)言,相反有些腳本語(yǔ)言則根本沒(méi)有類(lèi)型這一說(shuō)法,比如Python/ target=_blank class=infotextkey>Python。)
滿(mǎn)足自編譯這樣的語(yǔ)言有C、Pascal、Ada等等,至于為什么可以自編譯,可以參見(jiàn)清華大學(xué)出版社的《編譯原理》,書(shū)中實(shí)現(xiàn)了一個(gè)Pascal的子集的編譯器。
總之,已經(jīng)有計(jì)算機(jī)科學(xué)家證明了,C語(yǔ)言理論上是可以通過(guò)上面的方法實(shí)現(xiàn)完整的編譯器的。