編譯器的主要作用就是將高階語言編譯成機器語言的乙個工具；在編譯器出現之前，程式設計師都忙碌於使用機器語言或者組合語言程式設計，這是乙個複雜而又繁瑣的工作。同時，編寫的程式只能在特定的cpu環境下執行，如果換一種cpu環境，又需要重新開發，這幾乎是讓人不能接受的。到了上個世紀六七十年代，出現了很多高階程式語言，比如c++和fortran,這些高階語言的出現，使得程式設計師能夠根據專注於程式邏輯的本身，而儘量減少對計算機本身的考慮，高階語言雖然出現了，但是它不能夠直接在計算機上執行，它需要轉換成機器語言後，才能夠被計算機所識別執行，這個時候就需要編譯器了；編譯器的主要功能就是將高階語言轉成對應的機器**。
編譯器的編譯過程主要可以分為掃瞄、語法分析、語義分析、源**優化、**生成、目標**優化這6大步。現在我們就這6步進行逐個介紹。
1、掃瞄（也叫詞法分析）
首先編譯器呼叫掃瞄器，掃瞄源**，並進行詞法分析，將源**的字串行分隔成一堆記號。舉個例子：
array[index] = (index+4)*(2+6);
compilerexpression.c
上面的那行**中包含了28個非空字元，經過掃瞄以後產生16個符號
詞法分析產生的記號一般分為如下幾類：關鍵字、識別符號、字面量（包含數字、字串等）和特殊符號（比如加號、減號等）；在表示記號的同時，掃瞄器也完成了其他的工作，比如將識別符號存放到符號表，將數字存放到文字表等。常見的詞法分析程式包括lex程式等。當然，對於一些有預處理的語言，比如c/c++,不能一上來就直接對檔案進行這樣分析，還需要進行乙個預處理過程，包括消除注釋、巨集展開等等。
2、語法分析
在掃瞄器完成詞法分析過程後，接下來就輪到語法分析器工作了；語法分析器對產生的記號進行語法分析，生成對應的語法樹，整個語法分析過程，採用了上下文無關語法的分析手段。通過語法分析器生成以表示式為節點的樹，即語法樹；
如上圖，符號和數字是最小的表示式，他們不是由其他的表示式組合而成的，所以他們通常為整個語法樹的葉節點；在語法分析的同事，很多運算符號的優先順序和含義也都被確定下來了。另外，有些符號具有多重含義，比如*可以為取指標內容，也可以是乘號，在這個時候也要確定下來他們的具體含義。如同前面詞法分析器有lex，語法分析器也有一種專門的工具，叫做yacc( yet another complier complier )， 簡稱「編譯器編譯器」。
3、語義分析
語義分析由語義分析器完成。語法分析僅僅是對表示式層面的語法分析，但它不是真的了解這個語法是否真正有意義。比如c語言裡面，兩個指標做乘法運算是沒有意義的，但是在語法層面卻是合法的。編譯器所能分析的是靜態語義；所謂靜態語義是指在編譯期可以確定的語義，與之對應的是動態語義。 靜態語義通常包含申明和型別匹配、型別轉換、比如型別的隱示轉換。
經過語義轉換以後，整個語法樹的表示式都被標上了型別，如果有需要做隱式轉換的，語義分析器會在語法樹中插入相應的節點。上面的2.3圖在經過語法分析器分析後，變成如下圖所示：
4、源**優化
源**優化，也稱作為中間語言生成，現代的編譯器有著很多層次的優化，往往在源**級別就開始進行了優化。在不同的編譯器中，源**優化器有著不同的定義。源**優化器會在源**級別進行優化，比如上面例子中的（2+6）表示式會被直接優化掉，因為它的賦值直接在編譯器就可以確定，不需要等到執行期。類似的還有很多其他的複雜的優化過程，這裡就不一一陳述了。
其實，在真實的源**優化器中，直接在語法樹上進行優化比較困難，所以源**優化器往往將整個語法樹轉換成中間**；中間**，即語法樹的順序表達，其實已經非常接近目標**了，但它跟執行的目標機器已經執行環境無關，比如它不包含資料的位址，資料的尺寸等等。中間**在不同的編譯器中可能有著不同的型別，常見的型別有三位址碼和p—**；
以三位址碼為例，最基本的三位址碼是這樣的：x = y op z，這個三位址碼表示將 y 和 z 進行 op操作，然後賦值給x；上面的例子中的語法樹可以被翻譯成三位址碼後是這樣的。t1 = 2+6
t2 = index + 4
t3 = t2 * t1
array[index] = t3
可以看到，這裡為了使所有的**都符合三位址碼，我們加入了一些臨時變數t1、t2 等，在三位址碼的基礎上進行優化，將2 + 6 的結果計算出來，得到t1 = 8，然後在後面的**中t1用數字8替換，省去了乙個臨時變數。同時，t3也是可以替換的，通過重複利用t2變數，進行優化得到下面的**
t2 = index + 4
t2 = t2 * 8
中間**使得編譯器可以被分為前端和後端，編譯器前端負責產生機器無關的中間**，編譯器後端負責將中間**轉換成目標機器**。
5、目標**生成及優化
這裡直接將後面兩步目標帶生成、目標**優化歸到一塊講，他們都可以歸屬到編譯器後端。編譯器後端主要包括**生成器和目標**優化器。**生成器主要負責將中間**轉換成目標機器**，這個過程比較依賴於目標機器，因為不同的機器有著不同的字長，暫存器、整數資料型別等等，
最後目標**優化器對上面生成的目標**進行優化，比如選擇合適的定址方式，使用移位操作來代替乘法、刪除多餘的指令等。
現代的編譯器有著非常複雜的結構，這是因為高階程式語言本身非常複雜，比如c++語言本身定義就非常複雜，現在仍然沒有乙個編譯器能夠完整支援c++標準語言所規定的所有語言特性。同時，現代的計算機cpu也是非常的複雜，cpu本身採用了諸如流水線、多發射、超標量等複雜特性。為了支援這些特性，編譯器的機器指令優化過程也變得複雜。使得編譯更為複雜的是，有些編譯器可以同時支援多種不同的硬體環境，比如著名的gcc就幾乎能夠支援所有的cpu平台。
程式設計師的自我修養
一忌 輕易言敗，沒有自信 沒有永不放棄精神的程式設計師，只是乙個有程式設計師名號的假程式設計師。乙個真正的程式設計師，知道在程式設計的過程中，可能會遇到不計其數的困難和問題，可能有極多的挫折和失敗，而成功只有一次。就為解決乙個問題，我們可能連續十幾甚至幾十小時的坐在計算機前不停的工作。乙個問題解決了...
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