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  • 很多人会有一个疑问:C语言编译器什么能够C语言编写?今天就来带大家一探究竟!所谓C语言编译器,就是把编程得到的文件,比如.c,.h的文件,进行读取,并对内容进行分析,按照C语言的规则,将其转换成cpu可以执行...

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    很多人会有一个疑问:C语言编译器为什么能够用C语言编写?今天就来带大家一探究竟!
    所谓C语言编译器,就是把编程得到的文件,比如.c,.h的文件,进行读取,并对内容进行分析,按照C语言的规则,将其转换成cpu可以执行的二进制文件。其本质在于对文件的读入,分析,及处理。这些操作,C语言都是可以实现的。所以用C语言来做C语言的编译器是完全可行的。
    但是,历史上的第一个C语言编译器,肯定不是C语言写的,因为在没有编译器时,无法把C语言转换成可执行文件。只要有了第一版其它语言的编译器,就可以用C语言写编译器了。

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    C语言那么世界上第一个C语言编译器又是怎么编写的呢?
    还是让我们回顾一下C语言历史:
    1970年Tomphson和Ritchie在BCPL(一种解释型语言)的基础上开发了B语言,
    1973年又在B语言的基础上成功开发出了现在的C语言。
    在C语言被用作系统编程语言之前,Tomphson已经使用B语言编写过操作系统。可见在C语言实现以前,B语言已经可以投使用了。
    因此第一个C语言编译器的原型完全可能是用B语言或者混合B语言与PDP汇编语言编写的。事实上,B语言的执行效率比较低,但是如果全部用汇编语言来编写,不仅工作量巨大,而且汇编语言的可读性极差,很容易就会出错!
    上一张图大家感受一下这巨大的差别!!!

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    C语言为了克服这个困难,早期的C语言编译器就采取了一个取巧的办法:先用汇编语言编写一个C语言的一个子集的编译器,再通过这个子集去递推完成完整的C语言编译器。
    大致过程如下:

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    C语言
    先创造一个只有C语言最基本功能的子集,记作C0语言,C0语言已经足够简单了,可以直接用汇编语言编写出C0的编译器。
    依靠C0已有的功能,设计比C0复杂,但仍然不完整的C语言的又一个子集C1语言,其中C0属于C1,C1属于C,用C0开发出C1语言的编译器。
    在C1的基础上设计C语言的又一个子集C2语言,C2语言比C1复杂,但是仍然不是完整的C语言,开发出C2语言的编译器……如此直到CN,CN已经足够强大了,这时候就足够开发出完整的C语言编译器的实现了。
    至于这里的N是多少,这取决于你的目标语言(这里是C语言)的复杂程度和程序员的编程能力。那么这种大胆的子集简化的方法,又有什么理论依据呢?
    先介绍一个概念,“自编译”Self-Compile。
    对于某些具有明显自举(不知道哪个鬼才起的名字)性质的强类型编程语言
    可以借助它们的一个有限小子集
    通过有限次数的递推来实现对它们自身的表述
    (所谓强类型就是程序中的每个变量必须声明类型后才能使用,比如C语言,相反有些脚本语言则根本没有类型这一说法,比如python。)
    满足自编译这样的语言有C、Pascal、Ada等等,至于为什么可以自编译,可以参见清华大学出版社的《编译原理》,书中实现了一个Pascal的子集的编译器。
    总之,已经有计算机科学家证明了,C语言理论上是可以通过上面的方法实现完整的编译器的。

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    C语言
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  • 编译器做什么

    2021-04-23 19:28:13
    从最直观的角度来讲,编译器就是将高级语言翻译成机器语言的一个工具,比如我们用C/C++语言写的一个程序可以使用编译器将其翻译成机器可以执行的指令及数据。使用机器指令或汇编语言编写程序是十分费事及乏味的事情...


    从最直观的角度来讲,编译器就是将高级语言翻译成机器语言的一个工具,比如我们用C/C++语言写的一个程序可以使用编译器将其翻译成机器可以执行的指令及数据。使用机器指令或汇编语言编写程序是十分费事及乏味的事情,它们使得程序开发的效率十分低下,并且使用机器语言或汇编语言编写的程序依赖于特定的机器,一个为某种CPU编写的程序在另外一种CPU下完全无法运行,要重新编写,这几乎是令人无法接受的。所以人们期望能够采用类似于自然语言的语言来描述一个程序,但是自然语言的形式不够精确,所以类似于数学定义的编程语言很快就诞生了,高级语言使得程序员们能够更好关注程序逻辑本身,而尽量少考虑计算机本身的限制,如字长,内存大小,通信方式,存储方式等,高级编程语言的出现使得程序开发效率大大提高,高级语言的可移植性也使得它在多种计算机平台下能够游刃有余,据研究,高级语言的开发效率是汇编语言和机器语言的5倍以上。
    编译器过程一般分为6步:扫描,语法分析,语义分析,源代码优化,代码生成和目标优码优化。如图所示:

    在这里插入图片描述
    我们将结合图来简单描述从源代码到最终目标代码的过程,以一段很简单的C语言的代码为例子来讲述这个过程,比如我们有一行C语言的源代码如下:

    array[index] =(index+4)*(2+6)
    CompilerExpression.c
    

    词法分析

    首先源代码程序被输入到扫描器,扫描器的任务很简单,它只是简单地进行词法分析,运用一种类似于有限状态机的算法可以很轻松地将源代码的字符序列分割成一系列的记号,比如上面的那行程序,总共包含了28个非空字符,经过扫描后,产生了16个记号

    记号 类型
    array 标识符
    [ 左方括号
    index 标识符
    ] 右方括号
    = 赋值
    左圆括号
    index 标识符
    + 加号
    4 数字
    右圆括号
    * 乘号
    左圆括号
    2 数字
    + 加号
    6 数字
    右圆括号

    词法分析产生的记号一般可以分为如下几类:关键字,标识符,字面量(包括数字,字符串等)和特殊符号(如加号,等号)。在识别记号的同时,扫描器也完成了其他工作,比如将标识符存放到符号表,将数字,字符串常量存放到文字表等,以备后面的步骤使用。
    有一个叫做lex的程序可以实现词法扫描,它会按照用户之前描述好的词法规则将输入的字符串分割成一个个记号,因为这样一个程序的存在,编译器的开发者就无须为每一个编译器开发一个独立的词法扫描器,而是根据需要改变词法规则就可以了。
    另外对于一些有预处理的语言,比如C语言,它的宏替换和文件包含等工作一般不归入编译器的范围而交给一个独立的预处理器。

    语法分析

    接下来语法分析器将对由扫描器产生的记号进行语法分析,从而产生语法树,整个分析过程采用了上下无关语法的分析手段,简单来讲,由语法分析器生成的语法树就是以表达式为节点的树,我们知道,C语言的一个语句是一个表达式,而复杂的语句是很多表达式的组合。上述例子中的语句就是一个由赋值表达式,加法表达式,乘法表达式,数组表达式,括号表达式组成的复杂语法。它在经过语法分析器以后形成如图所示的语法树。
    在这里插入图片描述
    从图中可以看出,整个语句被看作是一个赋值表达式,赋值表达式的左边是一个数组表达式,它的右边是一个乘法表达式,数组表达式又由两个符号表达式组成,等等。符号和数字是最小的表达式,它们不是由其他的表达式来组成的,所以它们通常作为整个语法树的叶节点。在语法分析的同时,很多运算符号的优先级和含义也被确定下来了,比如乘法表达式的优先级比加法高,而圆括号表达式的优先级比乘法高,等等。另外有些符号具有多重含义,比如星号*在C语言中可以表示乘法表达式,也可以表示对指针取内容的表达式,所以语法分析阶段必须对这些内容进行区分。如果出现了表达式不合法,比如各种括号不匹配,表达式中缺少操作符等,编译器就会报告语法分析阶段的错误。
    语法分析也有一个现成的工具叫做yacc。它也像lex一样,可以根据用户给定的语法规则对输入的记号序列进行解析,从而构建出一颗语法树,对于不同的编程语言,编译器的开发者只须改变语法规则,而无需为每一个编译器编写一个语法分析器,所以它被称为“编译器编译器”。

    语义分析

    接下来进行的是语义分析,由语义分析器来完成,语法分析仅仅是完成了对表达式的语法层面的分析,但是它并不了解这个语句是否真正有意义。比如C语言里面两个指针做乘法运算是没有意义的,但是这个语句在语法上是合法的,比如同样一个指针和一个浮点数做乘法运算是否合法等,编译器所能分析的语义是静态语义,所谓静态语义是指在编译期可以确定的语义,与之对应的动态语义就是只有在运行期才能确定的语义。
    静态语义通常包括声明和类型的匹配,类型的转换。比如当一个浮点型的表达式赋值给一个整型的表达式时,其中隐含了一个浮点型到整型转换的过程,语义分析过程中需要这个步骤。比如将一个浮点型赋值给一个指针的时候,语义分析程序就会发现这个类型不匹配,编译器就会报错。
    动态语义一般指在运行期出现的语义相关的问题,比如将0作为除数是一个运行期语义错误。
    经过语义分析阶段以后,整个语法树的表达式都被标识了类型,如果有些类型需要做隐式转换,语义分析程序会在语法树中插入相应的转换节点。上面描述的语法树在经过语义分析阶段以后成为如图的形式。
    在这里插入图片描述
    可以看到,每个表达式(包括符号和数字)都被标识了类型,我们的例子中几乎所有的表达式都是整型的,所有无须做转换做转换,整个分析过程很顺利。语义分析器还对符号表里的符号类型也做了更新。

    中间原理生成

    现代的编译器有着很多层次的优化,往往在源代码级别会有一个优化过程,我们这里所描述的源码级优化器在不同编译器中可能会有不同的定义或有一些其他的差异,源代码优化器会在源代码级别进行优化,在上例中,(2+6)这个表达式可以被优化掉,因为它的值在编译期就可以被确定。经过优化的语法树如图所示。
    在这里插入图片描述
    我们看到(2+6)这个表达式被优化成8.其实直接在语法树上作优化很难,所以源代码优化器往往将整个语法树转换为中间代码,它是语法树的顺序表达,其实它已经很接近目标代码,它一般跟目标机器和运行时环境是无关的,比如它不包括数据的尺寸,变量地址和寄存器的名字等,中间代码有很多种类型,在不同的编译器中有着不同的形式,比较常见的有:三地址码和p-代码。
    最基础的三地址码是这样的:
    x=y op z
    这个三地址码表示将变量y和z进行op操作以后,赋值给x。这里op操作可以是算数运算,比如加减乘除等,也可以是其他任何可以应用到y和z的操作。三地址码也得名于此。上面例子可以被翻译成如下代码:

    t1=2+6;
    t2=index+4
    t3=t2*t1
    array[index]=t3
    

    我们可以看到,为了使所有的操作都符合三地址码形式,这里利用了几个临时变量t2和t3.在三地址码的基础上进行优化时,优化程序会将2+6的结果计算出来,得到t1=8,然后将后面代码中的t1替换成数字8.还可以省去一个临时变量t3,因为t2可以重新利用。经过优化以后的代码如下:

    t2=index+4
    t2=t2*8
    array[index]=t2
    

    中间代码使得编译器可以被分为前端和后端,编译器前端负责产生机器无关的中间代码,编译器后端将中间代码转换成目标机器代码。这样对于一些可以跨平台的编译器而言,它们可以针对不同的平台使用同一个前端和针对不同机器平台的数个后端。

    目标代码生成和优化

    源代码优化器产生中间代码标准着下面的过程都属于编译器后端。编译器后端主要包括代码生成器和目标代码优化器。代码生成器将中间代码转换成目标机器代码,这个过程十分依赖于目标机器,因为不同的机器有着不同的字长,寄存器,整数数据类型和浮点数数据类型等,对于上面的例子中的中间代码,代码生成器可能会生成下面的代码序列(使用x86的汇编语言来表示):

    movl index,%ecx;value of index to ecx
    addl $4,%ecx;ecx=ecx+4
    mull $8,%ecx;value of index to eax
    movl index,%eax;value of index to eax
    movl %ecx,array(,eax,4);array[index]=ecx
    

    最后目标代码优化器对上述的目标代码进行优化,比如寻找合适的寻址方式,使用位移来代替乘法运算,删除多余的指令等,上面的例子中,乘法由一条相对复杂的基址比例变址寻址的lea指令完成,随后由一条mov指令完成最后的赋值操作。

    movl index,%edx
    leal 32(,%edx,8),%eax
    movl %eax,array(,%edx,4)
    

    现代的编译器有着异常复杂的结构,这是因为现代高级编程语言本身非常地复杂,比如C++语言的定义就极为复杂,至今没有一个编译器能够完整支持C++语言标准所规定的所有语言特性。另外现代的计算机CPU相当地复杂,CPU本身采用了诸如流水线,多发射,超标量等诸多复杂的特性,为了支持这些特性,编译器的机器指令优化过程也变得十分复杂。使得编译过程更为复杂的是有些编译器支持多种硬件平台,即允许编译器编译出多种目标CPU的代码。比如著名的GCC编译器就几乎支持所有CPU平台,这也导致了编译器的指令生成过程更为复杂。

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  • Hendrik Mans是德国汉堡市的一...从前他认为 RubyMotion只是个介于Ruby和Objective-C之间的交叉编译器,但后来他发现自己完全错了,现在Hendrik已彻底改变了自己的想法。   RubyMotion 关于Ruby语言 H

    Hendrik Mans是德国汉堡市的一名程序员,他从事iOS开发已有很长一段时间了,起初他一直使用Objective-C语言进行编程而忽视了RubyMotion。从前他认为 RubyMotion只是个介于Ruby和Objective-C之间的交叉编译器,但后来他发现自己完全错了,现在Hendrik已彻底改变了自己的想法。

     

    RubyMotion

    关于Ruby语言

    Hendrik以前不仅从未用过 Ruby,还没少嘲笑过它。而现在Hendrik却认为,Ruby绝对是一种有着清晰漂亮语法的编程语言。Ruby是一种让你灵活机动的编程语言。

    有时我们可能会对某种语言嗤之以鼻,然后说:“我绝不会在这种语言上浪费时间。”但Ruby一定不会让你这么说。Ruby强大的元编程特性能够帮助建立 领域专用语言(DSL);Ruby精炼的语法能帮助我们有效解决一些特定问题和处理许多复杂问题的细节。

     

    Ruby语言具有强大的反射机制与元编程功能

    更重要的是,Java、PHP、Perl以及Objective-C都不具备的,而Ruby具备的特征是:Ruby有一群追求完美的铁杆粉丝。Ruby程序员们选择Ruby,意味着他们不仅仅选择了一种编程语言,还选择了一种生活方式。Ruby粉丝们所追求的是一种极简的、精致的编程体验。

    RubyMotion的优势

    RubyMotion是完全由Ruby语言编译的二进制实现,它基于iOS构建并直接与iOS API封装,开发者可以访问所有公开的iOS API,也可以使用第三方的Objective-C库和Gems。RubyMotion能够让Rails开发者编程时感到得心应手。Hendrik Mans

    Rake是RubyMotion的创建和执行工具,它的程序是在 REPL环境下执行的。应用程序可在iOS模拟器上运行,RubyMotion提供一个交互式的Shell用来即时编码和调试,能够方便地实现交互式检查和修改。

    Hendrik对于RubyMotion是这样评价的:在iOS开发方面,RubyMotion的核心思想是用优美的Ruby语言代替丑陋的Objective-C语言。

    RubyMotion为Ruby程序员(尤其是那些因Objective-C和Cocoa Touch犯难的Ruby程序员)提供了一个iOS开发的入口。尽管RubyMotion诞生还不到一年的时间,但它为使用Ruby语言进行高效开发提供了很大便利。

    RubyMotion的劣势

    1. 不提供免费版本。许多开发者不愿尝试RubyMotion多半是因为它不免费,尽管199美金的价格物有所值,但是开发者们往往需要先体验产品,再考虑付费购买。如果未来RubyMotion能够提供免费或试用版本,将会吸引更多的开发者前来参与。

    2. 缺少Ruby高手。正因为RubyMotion比较年轻,所以RubyMotion社区( RubyMotion community)缺少Ruby编程高手,社区中许多开发者的作品都比较简单,比较初级。

    3. 不能彻底摆脱Xcode。使用RubyMotion还是需要Xcode提供的SDK、模拟器以及数字签名功能,只不过不需要全程使用Xcode,尤其是在撰写代码的时候。

    正确看待RubyMotion

    在一些苹果开发社区中,我们时不时会看到一些污蔑RubyMotion的言论。如果你经常浏览HackerNews上对于RubyMotion的讨论,你会很容易发现人们对RubyMotion不加遮掩的蔑视。

     

    RubyMotion创始人Laurent Sansonetti

    Rails也好,RubyMotion也好,都是前辈们呕心沥血的作品,是从知识、代码、编程技巧等多个层面的经验总结,他们的目的无非是帮助大家用更精炼的代码进行编程,使得程序开发更为简便。所以对于新兴的编程语言、工具,大家大可不必投以藐视的态度,这也是对前辈们劳动成果的一种尊重。

    总结

    去年8月, RubyMotion创始人Laurent Sansonetti在接受CSDN记者采访时说:“为什么开发者应该使用RubyMotion?俩字:简单。如果你会Ruby,知道Rake,知道一些常用命令,接下来只需了解一下iOS的API,就可以着手开发iOS应用了。”

    那些经验丰富的、充满智慧的程序员们发明了各种编程语言和开发工具,我们只是在他们的基础之上编写应用,这让我们轻而易举地就站在了巨人的肩膀上,何乐而不为呢?

    诚然,RubyMotion和Objective-C都各有利弊,我们需要做的不是过度偏激地评价,而是选择一种最适合自己的编程语言罢了。(编译/杨依帆 责编/张宁)

    [附]RubyMotion的学习资源:


    例子代码:

    using this:

    @form = Formotion::Form.new({
      sections: [{
        title: "Register",
        rows: [{
          title: "Email",
          key: :email,
          placeholder: "me@mail.com",
          type: :email,
          auto_correction: :no,
          auto_capitalization: :none
        }, {
          title: "Password",
          key: :password,
          placeholder: "required",
          type: :string,
          secure: true
        }, {
          title: "Password",
          subtitle: "Confirmation",
          key: :confirm,
          placeholder: "required",
          type: :string,
          secure: true
        }, {
          title: "Remember?",
          key: :remember,
          type: :switch,
        }]
      }, {
        title: "Account Type",
        key: :account_type,
        select_one: true,
        rows: [{
          title: "Free",
          key: :free,
          type: :check,
        }, {
          title: "Basic",
          value: true,
          key: :basic,
          type: :check,
        }, {
          title: "Pro",
          key: :pro,
          type: :check,
        }]
      }, {
        rows: [{
          title: "Sign Up",
          type: :submit,
        }]
      }]
    })
    
    @form_controller = Formotion::FormController.alloc.initWithForm(@form)
    @window.rootViewController = @form_controller



    1. Clay Allsopp的 RubyMotion Tutorial

    2. DSL程序范例: sugarcube和 BubbleWrap

    3. 建立UIKit视图的DSL : SimpleView

    4. 生成iOS表单视图的DSL: Formotion

    5. 打包核心数据的DSL: MotionData

    6. rubymotion-wrappers.com中拥有更多的RubyMotion DSL。

    相关阅读:

    用Ruby开发iOS本地应用的最佳实现:RubyMotion 

    RubyMotion之父:Ruby是目前替代Objective-C的最佳iOS开发语言 

    文章来源:

    Sloblog-RubyMotion! 

    Sloblog-Adventures in RubyMotion, Part 2 

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    一、C++是与cpu相关的本地代码,也就是说每种机型都要提供相应的编译器,而且每个应用都要分别编译成适应不同机型的版本 而Java只要开发商提供针对特定硬件平台的JVM,你的应用程序代码只需一次编译就可以运行在所有android机上了。所以对于android这样的系统,必然要以Java为程序语言的,否则结果是无法想象的。

    二、Java跨平台,入门简单,而学习和精通C++的成本实在比JAVA要高太多了。java拥有世界上最大的开发群体,有最大的开源社区的技术支持,这样它就可以吸引最大量的开发者团队或者公司,提供更多更强优质的产品,而优质的产品和人气,是吸引最终用户的法宝。 其实这也就体现了,为什么开源软件是软件产业的一次革命了。

    三、Google采用Java虚拟机的另一个很关键的原因,就是能使手机开发厂商摆脱Linux的GPL协议的束缚;Google通过Java虚拟机在Linux 内核和应用层之间做了隔离,因此,开源的只是内核和Java虚拟机,而厂商采用Java编写的驱动和应用则不需要开源,这样,既维护了各厂商的利益,又保证了各种android应用在各款手机的跨平台应用。

    四、说Java效率低下的朋友一定没有深入理解过JVM的实现。现在的嵌入式CPU大多都集成了Java协处理,支持JVM指令集,能直接运行微码,不再是以前的“解释执行了”,效率上已经非常接近于C。Android的GUI框架是基于Native C底层的一套自有框架,基本上所有视频加速功能都是由C/C++实现,GUI效率一点不打折扣。

    五、Google Android发布了NDK,使得Android支持Java+C/C++开发

    转http://blog.csdn.net/developcoding/article/details/17176263

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    千次阅读 2011-02-23 15:44:00
    前天弄好了NDK的开发环境,了jni 的开发测试。由于没有在实际的项目中使用NDK开发,不知道下面该弄点...交叉编译器 NDK自己的。先贴上makefile。view plaincopy to clipboardprint?cc=/work/tool/android-ndk
  • 前言:因为Object-C是不支持多继承的,所以很多时候都是Protocol(协议)来代替。Protocol(协议)只能定义公用的一套接口,但不能提供具体的实现方法。也就是说,它只告诉你要做什么,但具体怎么,它不关心。 ...
  • 最近一直在补习C/C++,想着折腾出一个ffmpeg+sdl+opencv的一个图像序列和声波分析的工具玩,先MinGW版的Qt练手噗噗噗。想着的过程遇到的要点和问题就在blog里分享一波吧w,请大家多多指教的说! 第一步,Qt...
  • 里面是UCLINUX开发用的工具比如ARM-ELF-GCC只类的。工具链就是把很多工具打包在一起发布的方便你开发的东西。具体安装方*看我另一篇笔记。 另外如果你开发LINUX就要用ARM-LINUX-TOOLS,不一样,不通用。 5 U-BOOT ...

空空如也

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做c开发用什么编译器