这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 8 天

Day8

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编译器和静态分析

编译器

• 将“一种语言（通常为高级语言）”翻译为“另一种语言（通常为低级语言）”的程序

• 现代编译器的主要工作流程

  源代码 (source code) → 预处理器 (preprocessor) → 编译器 (compiler) → 目标代码 (object code) → 链接器 (Linker) → 可执行程序 (executables)

编译器的结构

• 重要的系统软件

  • 识别符合语法和非法的程序
  • 生成正确且高效的代码

• 分析部分(前端front end)

  • 词法分析scanning，生成词素(lexeme)

    每个词素使用 <token-name, attribute-vallue> 格式的词法单元(token)表示

    position = initial + rate * 60

    <id, 1> <=> <id, 2> < + > <id, 3> < ***** > <60>

  • 语法分析parsing

    • 生成树形的中间表示形式——语法树

  • 语义分析semantic analyzer

    • 收集类型信息，进行语义检查
    • 包括类型检查和类型自动转换

  • 中间代码生成，生成IR(intermediate representation)

• 综合部分(后端back end)

  • 代码优化，机器无关优化，将IR进一步优化
  • 代码生成，生成目标代码

静态分析

• 静态分析

  不执行程序代码，推导程序的行为，分析程序的性质

• 控制流

  程序执行的流程

• 数据流

  数据在控制流上的传递

通过分析控制流和数据流，可以知道更多关于程序的性质，依此优化代码

过程内/间分析

• 过程内分析

  仅在函数内部进行分析

• 过程间分析

  • 对跨越过程边界的信息进行跟踪的数据流分析
  • 考虑函数调用时参数传递和返回值的数据流和控制流

• 为什么过程间分析是个问题？

  • 需要通过数据流分析得知变量i的具体类型，才能知道i.foo()调用的是A的foo()而不是B的
  • 根据i的具体类型，产生了新的控制流，A.foo()，继续分析
  • 过程间分析需要同时分析控制流和数据流——联合求解，比较复杂