编译技术1-4

Language Processing Systems 语言处理系统

1. What is a Compiler? 什么是编译器？ Definition 定义 A compiler is a computer program that translates source code (high-level language) into target code (machine/assembly language).
编译器是将源代码（高级语言）转换为目标代码（机器/汇编语言）的计算机程序。

Input/Output 输入输出 | | Compiler 编译器 | |--|----------------| | Input (输入) | High-level language (e.g., C, C++, Java) 高级语言（如C/C++/Java） | | Output (输出) | Machine code or assembly 机器码或汇编语言 |

Process Flow 流程

1	Source Program (源代码) → Compiler (编译器) → Target Program (目标程序)

先把源程序通过编译器变成目标程序!

接着输入通过目标程序生成输出!

2. Interpreter vs. Compiler 解释器 vs. 编译器 Similarities 共同点 Both are language implementation systems (均属于语言实现系统).

Differences 区别 | Feature 特性 | Interpreter 解释器 | Compiler 编译器 | |-------------|----------------------|-------------------| | Execution 执行方式 | Directly executes source code 直接执行源代码 | Generates standalone executable 生成可独立执行的目标代码 | | Speed 速度 | Slower (逐行解释) | Faster (预编译优化) | | Optimization 优化 | Minimal or none 基本无优化 | Extensive optimizations 深度优化 | | Examples 例子 | Python, JavaScript | GCC, Clang |

Key Insight 核心结论 • Interpreters run programs "as is" (解释器直接运行原始代码).

• Compilers preprocess thoroughly (编译器会深度预处理).

解释器则时将源程序和输入一起放进解释器然后生成输出!

3. Hybrid Approach: Just-In-Time (JIT) 混合方法：即时编译 JIT Compilation (即时编译) • Combines interpretation + compilation (解释与编译结合).

• Used in Java/.NET (Java和.NET的实现方式).

Java Workflow (Java工作流)

1	Java Source Code (.java) → Java Compiler → Bytecode (.class) → JVM (Interpreter/JIT) → Execution

Compilation Phase 编译阶段
• .java → .class (Platform-independent bytecode 平台无关字节码).
Runtime Phase 运行时阶段
• JVM interprets bytecode or JIT-compiles to machine code.

• JVM根据情况选择解释执行或即时编译为机器码.

4. Mixed Compiler Systems 混合编译器系统

Workflow 流程

1	Source Language → Compiler → Intermediate Code → Virtual Machine → Output

• Intermediate Code (中间代码)

• 跨平台的中间表示（如Java字节码、LLVM IR）.

• Virtual Machine (虚拟机)

• 执行中间代码（解释/JIT编译）.

Examples 应用案例
• Java: .java → javac → .class → JVM

• Python: Source → Python VM bytecode → Interpreter

5. Comparative Summary 对比总结

Aspect 方面	Compiler 编译器	Interpreter 解释器	Hybrid (JIT) 混合系统
Output 输出	Machine code 机器码	None (直接执行)	On-demand machine code 按需生成机器码
Startup Speed 启动速度	Slow (需完整编译)	Fast	Moderate (混合延迟)
Long-term Performance 长期性能	Best (充分优化)	Poor	Good (热点代码优化)
Use Cases 用例	C/C++, Go	Python, Ruby	Java, C#