為什麼C語言編譯器能用C語言編寫?

很多人會有一個疑問:C語言編譯器為什麼能夠用C語言編寫?

今天就來帶大家一探究竟!

所謂C語言編譯器,就是把編程得到的文件,比如.c,.h的文件,進行讀取,並對內容進行分析,按照C語言的規則,將其轉換成cpu可以執行的二進制文件。

其本質在於對文件的讀入,分析,及處理。這些操作,C語言都是可以實現的。

所以用C語言來做C語言的編譯器是完全可行的。

但是,歷史上的第一個C語言編譯器,肯定不是C語言寫的,因為在沒有編譯器時,無法把C語言轉換成可執行文件。只要有了第一版其它語言的編譯器,就可以用C語言寫編譯器了。


為什麼C語言編譯器能用C語言編寫?

C語言


那麼世界上第一個C語言編譯器又是怎麼編寫的呢?

還是讓我們回顧一下C語言歷史:

1970年Tomphson和Ritchie在BCPL(一種解釋型語言)的基礎上開發了B語言,

1973年又在B語言的基礎上成功開發出了現在的C語言。

在C語言被用作系統編程語言之前,Tomphson已經使用B語言編寫過操作系統。可見在C語言實現以前,B語言已經可以投使用了。

因此第一個C語言編譯器的原型完全可能是用B語言或者混合B語言與PDP彙編語言編寫的。

事實上,B語言的執行效率比較低,但是如果全部用匯編語言來編寫,不僅工作量巨大,而且彙編語言的可讀性極差,很容易就會出錯!

上一張圖大家感受一下這巨大的差別!!!


為什麼C語言編譯器能用C語言編寫?

C語言


為了克服這個困難,早期的C語言編譯器就採取了一個取巧的辦法:先用匯編語言編寫一個C語言的一個子集的編譯器,再通過這個子集去遞推完成完整的C語言編譯器。

大致過程如下:


為什麼C語言編譯器能用C語言編寫?

C語言


先創造一個只有C語言最基本功能的子集,記作C0語言,C0語言已經足夠簡單了,可以直接用匯編語言編寫出C0的編譯器。

依靠C0已有的功能,設計比C0複雜,但仍然不完整的C語言的又一個子集C1語言,其中C0屬於C1,C1屬於C,用C0開發出C1語言的編譯器。

在C1的基礎上設計C語言的又一個子集C2語言,C2語言比C1複雜,但是仍然不是完整的C語言,開發出C2語言的編譯器……如此直到CN,CN已經足夠強大了,這時候就足夠開發出完整的C語言編譯器的實現了。

至於這裡的N是多少,這取決於你的目標語言(這裡是C語言)的複雜程度和程序員的編程能力。

那麼這種大膽的子集簡化的方法,又有什麼理論依據呢?

先介紹一個概念,“自編譯”Self-Compile。

對於某些具有明顯自舉(不知道哪個鬼才起的名字)性質的強類型編程語言

可以藉助它們的一個有限小子集

通過有限次數的遞推來實現對它們自身的表述

(所謂強類型就是程序中的每個變量必須聲明類型後才能使用,比如C語言,相反有些腳本語言則根本沒有類型這一說法,比如python。)

滿足自編譯這樣的語言有C、Pascal、Ada等等,至於為什麼可以自編譯,可以參見清華大學出版社的《編譯原理》,書中實現了一個Pascal的子集的編譯器。

總之,已經有計算機科學家證明了,C語言理論上是可以通過上面的方法實現完整的編譯器的。

為什麼C語言編譯器能用C語言編寫?

C語言

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