為什么要學(xué)習(xí)編譯器課程

所有優(yōu)秀的計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院都提供了編譯器課程，但是相對(duì)比較少的學(xué)校把它作為本科課程的必修部分。這篇文章回答了這個(gè)問題：為什么需要學(xué)習(xí)這門課？即使你從沒打算過編寫編譯器。

我寫這篇文章的其中一個(gè)原因是，盡管我在讀本科時(shí)很喜歡編譯器課程，但是我?guī)缀蹩床坏剿膶?shí)際作用。大多數(shù)資料看起來要么簡(jiǎn)單易懂，要么很深?yuàn)W（事實(shí)上，我找到的大部分編譯器資料都是很枯燥的。）無論怎樣，我用了幾年時(shí)間總結(jié)了為什么這類課程會(huì)如此有用的實(shí)際原因。原因如下。

分析器和解析器無處不在

嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?a href="http://ttokpm.com/v/tag/1730/" target="_blank">程序員不得不去了解分析器和解析器，因?yàn)槲覀儾粫?huì)總是只寫一些小程序。每次你寫一個(gè)可擴(kuò)展的程序或處理一種新類型的輸入文件，你都需要了解它們（分析器和解析器）。格林斯潘第十定律：

“任何C或Fortran程序復(fù)雜到一定程度之后，都會(huì)包含一個(gè)臨時(shí)的、只有一半功能的、不完全符合規(guī)格的、充滿bug的、運(yùn)行速度很慢的Common Lisp實(shí)現(xiàn)?！?/p>

我們花費(fèi)如此多的時(shí)間在這些事情上，我們可以使用一次性的小技巧來做這些事情的每一個(gè)，或者我們利用60年的理論和實(shí)際知識(shí)去解決問題，并把它做對(duì)。重要的是：你應(yīng)該什么時(shí)候借用已存在的代碼或者使用已存在的工具？理論知識(shí)在什么時(shí)候可以提供幫助？哪些語(yǔ)言設(shè)計(jì)原則可以運(yùn)用在我們?nèi)粘Ｊ褂玫男≌Z(yǔ)言？

你能更好地編寫正確的代碼

編譯器應(yīng)該把輸入的語(yǔ)言正確地翻譯成合法的程序。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，編譯器開發(fā)者必須了解整個(gè)輸入語(yǔ)言，包括一些普通程序員沒見過的罕見問題。這個(gè)理解過程是通往程序語(yǔ)言本質(zhì)的重要一步，它和我們平時(shí)寫代碼時(shí)所看到的不一樣。舉個(gè)例子，我在學(xué)習(xí)了順序點(diǎn)（sequence points），未定義行為（undefined behaviors），和常用的算術(shù)轉(zhuǎn)換的細(xì)節(jié)后，完全改變了我對(duì)C語(yǔ)言的理解。C編譯器編寫者已經(jīng)掌握這些概念了，但大多數(shù)初級(jí)和中級(jí)程序員都不知道這些概念。毫不夸張地說，一旦你知道語(yǔ)言的本質(zhì)，你會(huì)以不同地方式和更準(zhǔn)確地思考這個(gè)語(yǔ)言。這適用于任何的語(yǔ)言，特別是像C和C++這些語(yǔ)義不清晰的語(yǔ)言。

你可以編寫更快的代碼

通過了解編譯器，你可以很清晰地知道哪些優(yōu)化是編譯器可以優(yōu)化的，和哪些是編譯器不能進(jìn)行優(yōu)化的，無論他們看起來是多么的合理和簡(jiǎn)單。你將會(huì)學(xué)到哪類代碼通常會(huì)建造最佳代碼塊，為什么會(huì)這樣和這些代碼做了什么。你會(huì)知道為什么一些代碼可以擁有更好的性能，比如使用一半寄存器組緩存濾波系數(shù)一半寄存器組緩存樣本的FIR濾波器，它和使用普通優(yōu)化器實(shí)現(xiàn)的不一樣。你和你喜歡的編譯器是一個(gè)能創(chuàng)建快速代碼的團(tuán)隊(duì)，你可以使用它高效地工作，或者使用提前優(yōu)化等無意義的技巧來修改它。

其次，編譯器后端是與目標(biāo)架構(gòu)密切關(guān)聯(lián)的，當(dāng)然，現(xiàn)代的架構(gòu)都盡量提供匯編程序員友好的平臺(tái)，而且離著不遠(yuǎn)了。通過理解編譯器后端和它為什么是這樣產(chǎn)生代碼的，你會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)架構(gòu)的操作有更好的理解。

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