C編譯器入門~想懂低階系統從自幹編譯器開始~
  • 譯者序
  • 前言
    • 符號與規範
    • 本書的開發環境
    • 關於作者
    • 結束前言之前
  • 機械語言與組譯器
    • CPU 與記憶體
    • 什麼是組譯器
    • C程式和所對應的組合語言
      • 簡單的範例
      • 包含呼叫函式的範例
    • 本章小結
  • 創造計算機等級的語言
    • 第1步:創造能編譯1個整數的語言
    • 第2步:製作可以算加減法的編譯器
    • 第3步:加入標記解析器(tokenizer)
    • 第4步:改良錯誤訊息
    • 文法的記法與遞迴下降分析法
      • 將文法結構表示為樹(tree)
      • 以生成規則定義文法
      • 以 BNF 描述生成規則
      • 簡單的生成規則
      • 以生成規則描述運算子的優先順序
      • 包含遞迴的生成規則
      • 遞迴下降語法分析
    • 堆疊機
      • 堆疊機的概念
      • 編譯成堆疊機指令
      • 以x86-64實作堆疊機的方法
    • 第5步:製作可進行四則運算的編譯器
    • 第6步:單項加與單項減
    • 第7步:比較運算子
      • 修改標記解析器
      • 新的文法
      • 產生組合語言指令
  • 分離編譯與連結
    • 分離編譯
      • 分離編譯與其必要性
      • 標頭檔的必要性與其內容
      • 連結錯誤
      • 全域變數的宣告與定義
    • 第8步:分割檔案與修改 Makefile
      • 分割檔案
      • 修改 Makefile
  • 函式與區域變數
    • 第9步:1個字的區域變數
      • 堆疊上的變數空間
      • 修改標記解析器
      • 修改分析器
      • 左邊值與右邊值
      • 從任意的記憶體位址取得其值
      • 修改指令產生器
      • 修改主函式
    • 第10步:複數文字的區域變數
    • 第11步:return
    • 1973年的C編譯器
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  1. 機械語言與組譯器

本章小結

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Last updated 5 years ago

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本章對於電腦內部如何運作、還有C編譯器該做什麼的概要,做了一個大略的說明。機械語言或組合語言,雖然看起來和C語言差很多、很像一團雜亂的資料,但認為其意外地忠實地反映了C語言架構的讀者應該也不少吧。

本書對 CPU 指令幾乎都還沒有說明,讀者對objdump輸出的組合語言到底具有什麼樣的意義,可能還不是很清楚,但是應該可以想像每個指令並沒有做太複雜的事情。在本章只要有掌握到這樣的感覺就夠了。

本章摘要如下:

  • CPU 是一邊讀寫記憶體讓程式進行下去的。

  • CPU 實行的程式、程式所處理的資料,都是放在記憶體中。CPU 逐行讀取機械碼指令,然後執行其所代表的指令。

  • CPU 有名為暫存器的小容量存取空間,多數的 CPU 指令是定義成在暫存器之間進行操作的。

  • 組合語言是對人類來說較可讀的機械語言,C編譯器一般多是輸出組合語言。

  • C語言的函式在組合語言也是一個函式。

  • 函式的呼叫是用堆疊實作的。

小知識:線上編譯器

看C程式編譯結果來學習組合語言是一個不錯的方法,但是多次修改程式碼、編譯、確認結果這個過程,比想像中要麻煩許多。有一個很棒的網頁可以省去這個麻煩,那就是 (通稱 godbolt)。在 Compiler Explorer 左半邊的文字框輸入程式碼後,右半邊就會即時出現編譯過的組合語言指令。想要確認C程式碼會變成什麼樣的組合語言指令時,用這個網站會是一個很好的選項。

Compiler Explorer