C编译器剖析_1.4 UCC编译器预览_UCC的使用

1.4.1  UCC的使用

    通过第1.3节的例子ucc\examples\sc，我们对如何根据语言的文法来编写语法分析器，建立语法树，之后在语法树的基础上生成中间代码有了一个感性的直观认识。当然，光有这些中间代码，C程序员还不能得到其所要的计算结果。C编译器还要由中间代码产生汇编代码。在剖析UCC编译器前，让我们先熟悉一下UCC编译器的使用。UCC编译器的大部分代码都是用标准C语言并调用C标准库来编写，可在Linux或Windows系统上生成32位的x86汇编代码，这些代码需要32位的函数库的支持才能在相应系统中运行。在后续的章节中，为节省篇幅，我们主要以32位Ubuntu系统为例来讨论。在VMware等虚拟机上安装32位Ubuntu系统不算太复杂，这里不再画蛇添足。需要在ucc/makefile第1行和ucc/driver/linux.c第7行配置UCC的安装目录UCCDIR，比如” /home/iron/bin”。如果ucc的源代码被解压到” /home/iron/src/ucc”目录，则经过以下步骤就可构建并安装UCC到” /home/iron/bin”中。

    iron@ubuntu:ucc$ pwd

    /home/iron/src/ucc

    iron@ubuntu:ucc$ make -s

    iron@ubuntu:ucc$ make -s install

    iron@ubuntu:ucc$ make -s test

    为了使用户能方便地使用ucc命令，我们还需要设置一下环境变量PATH，具体的操作如下所示，由” cd ~ ”进入当前用户主目录，在gedit打开的.bashrc文件末尾添加一行”exportPATH=$PATH:/home/iron/bin”, 其中”/home/iron/bin”即为前文所设定的UCCDIR，保存后退出，重新打开一个终端，即可使用ucc命令。

    iron@ubuntu:ucc$  cd ~

    iron@ubuntu:~$  gedit  .bashrc

    接下来，我们用一个简单的例子来解释一下UCC的大致工作流程。编写以下C代码，存为文件”hello.c”。这份代码用于求阶乘，其中有if语句、while语句、库函数调用及递归函数。

#include <stdio.h>

int f(int n){

         if(n < 1){

                   return 1;

         }else{

                   return n *f(n-1);

         }

}

int main(){

         int i = 1;

         while(i <= 10){

                   printf("f(%d)= %d\n",i,f(i));

                   i++;

         }

         return 0;

}

    C源代码hello.c需要先经过预处理器(C  PreProcessor)预处理。预处理器会根据预设的include目录去查找并包含头文件，并对宏定义进行展开，如果找不到对应的头文件，则报错，这类错误是预处理报的错，还未到编译器阶段。

    预处理器后的结果hello.i，才是作为编译器的输入，诚如UCC的原作者在”ucc\doc\UCC User Manual.txt”中所言” Before reporting bugs: ……. , send the prepocessed files towenjunw@yahoo.cn” ，编译器看到的是preprocessed后的文件。有时侯，编译器可能报出数以百计的语法错误，其原因可能仅是宏定义时出了点差错，这时打开预处理后的文件看看，就能很清楚哪里出问题了。

    编译器会对hello.i进行词法分析、语法分析、语义检查和中间代码生成，经过前面几节的准备，我们对这些概念应有点感觉了，这几个阶段被称为编译器的前端，它们与具体的机器无关。C编译器再根据中间代码生成不同硬件平台的汇编语言，这部分工作被称为编译器的后端，与具体的机器相关，因为不同机器的机器指令是各不相同的。当然，编译器还有“优化”这样的重点戏需要完成，这也是编译相关研究的当前热点。而中间代码实际上起到了连结前端和后端的桥梁作用。

    有了汇编代码hello.s后，还需要借助汇编器assembler根据汇编语言来“装配”成机器码,由此产生了目标代码hello.o，其中为.o代表的是object，译为“目标”，与面向对象的object是同一个英文单词。既然不同硬件平台的机器代码是不同的，那能不能定义一套中间代码，我们假设有一个虚拟的机器，其机器代码正好就是我们的中间代码。这样，程序员所编写的高级语言被编译成中间代码，再把这些中间代码送给用软件实现的虚拟机来解释执行，各个平台上预先写好各自的中间代码虚拟机，那生成的中间代码就可以跨平台了。这一定让你想起了Java和” Write Once , RunAnywhere”那让人热血沸腾的Slogan。当然，与运行平台相关的工作及优化的重头戏就交给了Java 虚拟机。”天之道损有余 而补不足”，所以总体而言，上帝是公平的。正如在星际争霸里的人族、神族和虫族一样，如果参数太失衡，就不好玩了。Java得到跨平台的代价是牺牲了一部分的运行效率，但在程序员比CPU和内存贵的今天，这种牺牲还是有经济上的意义的。生成中间代码之后解释执行，比”生成机器代码之后直接运行速度更低”的原因，就好比有一本英语原版书，翻译的方法可以有口译和笔译，口译的方式每次都要找口译员帮你解释一下，讲完你可能就忘了；而笔译的好处是笔译员翻译一遍后，你就有了一份中文版的书，以后就不用再麻烦笔译员了。Java虚拟机采取的加速方案有即时编译Just InTime，如果运行时发现有些中间代码要被多次解释执行，那我们干脆就在动态运行时，把相应的中间代码翻译成机器代码吧，这就是所谓的”即时”。当然，道理很简单，做起来很难。

     目标模块hello.o还需要携手函数库和其他的目标代码才能得到可执行程序hello，这个工作被称为Linking，即连接，也有写为链接的，哪个是错误字，已经傻傻分不清楚了，权当IT世界的通假字吧，这个工作由连接器Linker完成。在此阶段出现的错误有，全局变量(或函数)重复定义，全局变量(或函数)未定义等。