文章摘要
文章指出,大多数编译器书籍内容过于庞杂,让初学者难以入手,导致人们误以为编写编译器很难。实际上,只需阅读两篇关键论文就能掌握编译器编写的核心方法,打破这一误解。
文章总结
想写编译器?只需阅读这两篇论文
想象一下,你对编程一无所知,想学习如何编程。你浏览亚马逊网站,发现一套由Knuth等人撰写、广受好评的《计算机程序设计艺术》,于是购买阅读。现在设想这不仅是个糟糕的选择,而且所有编程书籍都是这种艰深程度——这正是编译器编写类书籍的现状。
这些书并非不好,只是涉及面过广,作者呈现了太多信息让人无从下手。虽然部分书籍质量更优,但依然充斥着将正则表达式转换为可执行状态机、各类文法等冗长章节。啃完这些内容后,你的知识面确实会扩展,但距离真正编写可运行的编译器仍很遥远。
这种晦涩难懂的特性,自然催生了"编译器难以编写"的迷思。打破这一迷思的最佳资源是Jack Crenshaw 1988年发表的系列教程《让我们构建编译器!》。这个技术写作典范证明,看似复杂的话题其实完全适合编程初学者。该教程聚焦Turbo Pascal级别的编译器:单遍扫描、解析与代码生成交织、仅对结果代码进行最基本的优化。原始教程使用Pascal实现,但也有C语言版本。更有Marcel Hendrix将其移植到Forth语言,由于Forth的交互特性,比C/Pascal版本更易实验和理解。
虽然优秀,Crenshaw教程有个重大缺憾:完全没有程序的内部表示(即抽象语法树)。若愿牺牲灵活性,这步确可跳过,但主因是Pascal操作树结构的复杂度与其代码简洁风格不符。若使用Python/Ruby/Erlang/Haskell/Lisp等高级语言,这个问题自然消失——创建和操作树状数据结构在这些语言中轻而易举,尤其是Lisp、Erlang和Haskell本就是为此设计的。
另一关键文献是Sarkar、Waddell和Dybvig合著的《编译器教育的纳米级框架》[PDF]。其核心概念在于:编译器不过是对程序内部表示的一系列转换。作者提倡使用数十甚至数百个编译步骤,每个步骤尽可能简单。不要合并转换,保持它们独立。该框架本质是规范每个步骤输入输出的方法,采用动态类型的Scheme实现,在运行时验证数据。
编写过一两个编译器后,再考虑购买著名的《龙书》或其他替代教材。不过,很可能你根本不需要它们。
评论总结
以下是评论内容的总结:
推荐经典编译器书籍和资源
- 推荐Richard Bornat的《understanding and writing compilers》(1970年代用BCPL编写)
"it gives a friendly gentle overview of how to do it, without excessive quantities of parsing theory." - 推荐Niklaus Wirth的《Compilers》(<100页,包含完整编译器代码)
"the short little book 'Compilers' by Niklaus Wirth...pristine clarity, really."
- 推荐Richard Bornat的《understanding and writing compilers》(1970年代用BCPL编写)
编译器课程与学习体验
- 编译器课程被认为极具挑战性但收获颇丰
"it was, hands down, the most difficult (yet rewarding) classes I've taken." - 建议初学者尝试nand2tetris课程
"I wonder if it makes sense to do the nand2tetris course for an absolute beginner."
- 编译器课程被认为极具挑战性但收获颇丰
现代编译器工具与框架
- 推荐《Crafting Interpreters》和Nanopass框架
"Nowadays I’ve heard recommended Crafting Interpreters."
"Nanopass architecture is especially well suited for compilers implemented by LLMs." - 提到Ometa等元编译器技术
"Compiler writing has progressed a lot. Notably in meta compilers."
- 推荐《Crafting Interpreters》和Nanopass框架
争议观点:编译器技术是否过时
- 认为传统编译器知识在AI时代已过时
"this entire field of study, is obsolete in the AI era." - 反驳称编写编译器仍是可行且有价值的
"Writing a simple compiler is not difficult...it's all fun really not that difficult."
- 认为传统编译器知识在AI时代已过时
实践方法与简化方案
- 使用解析器组合库(如Megaparsec)简化开发
"I have ignored all the stuff about parsing theory...using the wonderful Megaparsec parser combinator library." - 增量式编译器构建教程
"The goal of this paper is to break that barrier...building a compiler can be as easy as building an interpreter."
- 使用解析器组合库(如Megaparsec)简化开发
其他实用建议
- 建议利用现有工具链(如clang AST)
"Would a practical approach be parsing the source into clang's AST format." - 指出部分资源链接失效问题
"The Nanopass paper link doesn’t work...can be found here at least."
- 建议利用现有工具链(如clang AST)
总结呈现了从经典教材推荐、学习体验、现代工具到技术争议的多维度讨论,既有对传统方法的肯定,也有对新技术趋势的关注。