了解编译器的最佳方法是什么？

Question

我正在尝试了解编译器，操作系统和计算机系统如何在内部工作。这是我目前的计划：

1. 在C中编写一个简单的虚拟机，可以接受用其机器语言编写的输入（我的规范的自定义语言。）
2. 为该虚拟机编写汇编程序。
3. 为机器的类似基本语言编写一个非常基本的编译器。
4. 通过包含一个屏幕（我想我将使用SDL）以及通过视频内存到该屏幕的界面来扩展虚拟机的交互性。我还可以添加鼠标/键盘功能。

任何提示或建议都会很好。提前谢谢！

Answer 1

您已经了解了多少编程？

写一个FORTH翻译是一个很好的练习。它相对简单，语言和语义已经定义明确，因此您无需从头开始设计自己的系统。 FORTH通常还有一个编译器（尽管它不像C编译器）并且可能内置了汇编程序，因此您也可以对其进行调查。它将为您提供管理内存，处理指针，解析引用等的心理工具。

查看现有的简单编译器也会有所帮助。一旦你内化了编译器的作用 - 将一组符号翻译成另一组符号 - 那么你可能想要开始研究解析语法和相关主题。那里有大量的信息，一次一点点，或者你很容易被淹没。

Answer 2

这是一个很棒的目标清单。有些人上大学4年才学到这一点。 我不知道你的背景，但我可能会认为你已经完成了一些基本的编程（BASIC编程？）和汇编语言。如果你还没有，那就是一个开始的地方。 学习一些关于语法和正则表达式的东西，然后用它来开发一个 解析器和解释器，用于简单语言的一部分，具有简单的语法，如Pascal，将是学习前端的一种方法。然后继续并添加生成程序集的代码......后端。

Answer 3

我的第一个建议是阅读有关该主题的高级书籍。也就是说，我假设你还没有这样做，并计划简单地与一些在线教程或其他东西一起工作。至少对我来说，我倾向于想首先潜入这样的事情，然后我很快就感觉到了我的头脑然后放弃了项目。确保我在开始之前对项目有很好的高水平理解，这对我有很大帮助。

我可能推荐的一个系列是Write Great Code本书。我不能保证整个系列，因为我没有全部阅读，但是我的办公室里有他们在工作，我已经多次使用它们来掌握这个主题，然后我才先去了。例如，一个可能直接与您的计划相关的示例，我需要了解GCC编译器如何组织它生成的ELF二进制文件，每个部分是什么，以及存储在那里的内容。 （这是针对嵌入式系统的，我们正在扩展我们的RAM，所以我不得不重新组织一些东西......）

你说“没什么太难”......在我看来，我认为你的步骤已经相当困难，特别是如果你的最终目标是了解编译器和操作系统。我会跳过整个虚拟机，至少目前是这样。实际上，处理器非常简单，并且基于您已经知道它只是处理“机器语言”的事实，您可能已经掌握了良好的开端。

我会从第3步开始，只编写自己的编译器。我在大学读了一个编译器课，到学期结束时，我有一个工作的Pascal编译器，我使用LEX and YACC从头开始构建。这很有启发性。您也可以将Bison与yacc一起用于此类事情。我从来没用过它。

另外，简单地在空闲时间做一些小练习，比如弄清楚如何操纵GCC将hello world编译成少于X个字节的数量，这比你想想这些东西是如何运作的要多得多。 （顺便提一下，网上有很多例子）

玩得开心！