assembly - 了解编译器的最佳方式是什么？

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. 用 C 编写一个简单的虚拟机，它可以接受用它的机器语言（我的规范的自定义语言）编写的输入。
2. 为该虚拟机编写一个汇编程序。
3. 为机器的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）和一个通过显存到该屏幕的接口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。先感谢您！

Answer 1

你已经知道多少编程了？

编写 FORTH 解释器是一个很好的练习。比较简单，语言和语义都已经很好定义了，所以你不需要从头开始设计自己的系统。FORTH 通常也有一个编译器（尽管它不像 C 编译器）并且可能有一个内置的汇编器，所以你也可以研究这些。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所做的事情——将一组符号翻译成另一组——那么你可能想要开始研究解析语法和相关主题。那里有很多信息，一次拿一点，否则你很容易不知所措。

Answer 2

这是一个很棒的目标清单。有些人上大学 4 年就是为了学习这一点。我不知道您的背景，但我可能假设您已经完成了一些基本编程（BASIC 编程？）和汇编语言。如果你还没有，那是一个开始的地方。学习一些有关语法和正则表达式的知识，然后使用它为具有简单语法的简单语言（如 Pascal）的部分开发解析器和解释器，这将是学习前端的一种方式。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，我假设您还没有这样做，并且正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，我倾向于先深入研究这样的事情，但很快我就会感到头晕目眩，然后就放弃了这个项目。在开始之前确保我对项目有非常好的高层次理解对我有很大帮助。

我可能会推荐的一个系列是Write Great Code书籍。我不能保证整个系列，因为我还没有读完它们，但我的办公室有它们在工作，我已经用它们很多次来很好地掌握这个主题，然后我一头扎进了一些东西。例如，一个可能与您的计划直接相关的示例，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。（这是一个嵌入式系统，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。我会跳过这整个虚拟机，至少现在是这样。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”这一事实，您可能已经有了很好的初步掌握。

相反，我会从第 3 步开始，然后编写自己的编译器。我在大学上过编译器课程，到学期末，我有一个可用的 Pascal 编译器，我使用LEX 和 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。不过我从来没用过。

此外，只需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 个字节的字节数，就会比你想象的要多得多。（顺便说一下，网上有很多这样的例子）

玩得开心！