為什麼每個程式設計師都應該學習程式碼編譯器知識

我寫這篇文章的其中一個原因是，儘管我在讀本科時很喜歡編譯器課程，但是我幾乎看不到它的實際作用。大多數資料看起來要麼簡單易懂，要麼很深奧（事實上，我找到的大部分編譯器資料都是很枯燥的。）無論怎樣，我用了幾年時間總結了為什麼這類課程會如此有用的實際原因。原因如下。

分析器和解析器無處不在

嚴謹的程式設計師不得不去了解分析器和解析器，因為我們不會總是隻寫一些小程式。每次你寫一個可擴充套件的程式或處理一種新型別的輸入檔案，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程式複雜到一定程度之後，都會包含一個臨時的、只有一半功能的、不完全符合規格的、充滿bug的、執行速度很慢的Common Lisp實現。”

我們花費如此多的時間在這些事情上，我們可以使用一次性的小技巧來做這些事情的每一個，或者我們利用60年的理論和實際知識去解決問題，並把它做對。重要的是：你應該什麼時候借用已存在的

程式碼或者使用已存在的工具？理論知識在什麼時候可以提供幫助？哪些語言設計原則可以運用在我們日常使用的小語言？

你能更好地編寫正確的程式碼

編譯器應該把輸入的語言正確地翻譯成合法的程式。為了達到這個目標，編譯器開發者必須瞭解整個輸入語言，包括一些普通程式設計師沒見過的罕見問題。這個理解過程是通往程式語言本質的重要一步，它和我們平時寫程式碼時所看到的不一樣。舉個例子，我在學習了順序點（sequence points），未定義行為（undefined behaviors），和常用的算術轉換的細節後，完全改變了我對C語言的理解。C編譯器編寫者已經掌握這些概念了，但大多數初級和中級程式設計師都不知道這些概念。毫不誇張地說，一旦你知道語言的本質，你會以不同地方式和更準確地思考這個語言。這適用於任何的語言，特別是像C和C++這些語義不清晰的語言。

你可以編寫更快的程式碼

通過了解編譯器，你可以很清晰地知道哪些優化是編譯器可以優化的，和哪些是編譯器不能進行優化的，無論他們看起來是多麼的合理和簡單。你將會學到哪類程式碼通常會建造最佳程式碼塊，為什麼會這樣和這些程式碼做了什麼。你會知道為什麼一些程式碼可以擁有更好的效能，比如使用一半暫存器組快取濾波係數一半暫存器組快取樣本的FIR濾波器，它和使用普通優化器實現的不一樣。你和你喜歡的編譯器是一個能建立快速程式碼的團隊，你可以使用它高效地工作，或者使用提前優化等無意義的技巧來修改它。

其次，編譯器後端是與目標架構密切關聯的，當然，現代的架構都儘量提供彙編程式設計師友好的平臺，而且離著不遠了。通過理解編譯器後端和它為什麼是這樣產生程式碼的，你會對計算機架構的操作有更好的理解。

總結

編譯器（理論上）有三部分：

• 語言相關的前端（分析，型別檢測）
• 與語言和目標無關中端（優化））
• 目標相關的後端（生成機器程式碼）

在這篇文章裡，我已經試圖說服你們，理解編譯器的每一部分都是有價值的–即使你將來不會實現或者修改它們。