youtube : 1.1| Introduction to Compilers and interpreters

1.1| Introduction to Compilers and interpreters – 编译器解释器介绍

• 两种主要的实现编程语言的方法 – 编译器和解释器

这个课程主要讲编译器，编译器通过产生汇编语言或者字节码等等，可以认为是off-line的，解释器则可以认为是on-line的。

• 编译器和解释器开发历史

1954年，IBM开发了名为704的机器，用户购买该机器后发现软件成本远大于硬件成本。这让人们思考如何更容易的创造程序。

1953年，John Backus开发了Speedcoding，类似于我们今天说的解释器。不过有两个主要的缺点，第一是比直接编写的程序慢10-20倍，第二是占用了300字节的内存，虽然今天看来很小，但是这在当时相当于704机器的30%内存。因此并未流行。

Formulas Translated – 公式翻译项目或者叫做FORTRAN（原来是这么取的名字呀！）在1954年开始一直到1957年，不过有趣的是，他们之前以为只需要1年。到1958年，一半以上的代码都是FORTRAN编写的，非常流行。

• FORTRAN 1

因此FORTRAN 1是第一种成功的高级语言（怪不得教材少不了它），并对之后的编译器产生了深刻的影响。编译器迷人的地方在于它结合了Theory – 理论 Practice – 实践。

FORTRAN 1包含了五个组成部分:

1. Lexical Analysis – 词法分析
2. Parsing
3. Semantic Analysis – 语义分析
4. Optimization – 优化
5. Code Generation – 代码生成

1.2| Structure of a Compiler – 编译器结构

让我们用英语的方法对编译器结构进行简单介绍。

• 第一步，认识单词 – 字母以上的最小单元

Lexical Analysis – 词法分析的目标是将程序的文本划分为“words”和“token”。

• 第二步，明白句子的结构

Parsing = Diagramming Sentence – 图解句子，这里的“图”是一棵树

• 第三步，明白意思，这对于编译器来说很困难

Semantic Analysis – 语义分析，编译器执行有限的语义分析来捕获程序的不一致之处（程序是否有歧义、语法错误）

• 第四步，优化，这里有一点像编辑（看成把白话文写成文言文吧 /W\ ）

Optimization – 优化，让程序运行更快，或者占用更少的内存等等。

• 第五步，翻译成另一种语言（这不是英语白痴的我看懂句子经历的5步吗 (╯°Д°)╯︵ ┻━┻ ）

Code Generation – 代码生成，翻译成机器码或者其他语言。

几乎每一个编译器都包含这5步，但是从上一节介绍的FORTRAN开始，这5步所占比重却发生了改变。

图片上面的是传统的编译器，语义分析比重较小，其他比较平衡。
图片下面的是现代编译器，代码优化比重非常大，语义分析比重一般，其他几步比重小。（过于真实）

1.3| The Economy of Programming Languages – 程序设计语言的经济性

为什么有这么多编程语言？

因为编程领域有很多特殊/矛盾的需求，很难设计一门语言完成所有情形。

比如：
科学计算（Scientific Computing） 比如 FORTRAN

• 需要好的浮点运算（FP,floating point）的支持。
• 需要好的数组、矩阵（Arrays）的支持。
• 需要好的并行计算（parallelism）的支持。
• …

商业应用（Business Applications） 比如 SQL

• 需要可靠的持久化（persistence）的支持。
• 需要好的报告（report facility）的支持。
• 需要好的数据分析（data analysis）的支持。
• …

系统编程（System programing） 比如 C\C++

• 需要对资源控制（control of resource）的支持。
• 需要好的实时约束（real time constraint）的支持。
• …

为什么我们有新的编程语言？

对于一门编程语言，训练程序员使用它（Programmer training）是最大的成本。（即让程序员学习这门语言、让这门语言流行是最困难的）

结论：

1. 广泛使用的编程语言的变化速度将会越来越慢。（就是说你呢，C）
2. 开始一门新的编程语言将很简单。

于是，如果 productivity > training cost (生产率>学习成本) 那么就会去学习这门新语言。

1. 编程语言将一次又一次的填补空白。
2. 新的编程语言将和旧的编程语言非常相似（就比如Java vs C++）

什么是好的编程语言？

没有普遍接受的语言设计标准。