Beim Kompilieren handelt es sich um den Prozess der Konvertierung von in einer Programmier- oder Auszeichnungssprache geschriebenem Quellcode in ausführbaren Code. Es umfasst verschiedene Phasen, in denen der Code jeweils in eine niedrigere Form umgewandelt wird, bis der endgültige ausführbare Code erstellt wird. Hier ist ein allgemeiner Überblick über den Kompilierungsprozess:
1. Vorverarbeitung:
– Dies ist eine optionale Phase, die vor der eigentlichen Kompilierung stattfindet.
– Der Präprozessor verarbeitet Makros, bedingte Anweisungen und Include-Anweisungen, um den Quellcode für die weitere Kompilierung vorzubereiten.
2. Lexikalische Analyse (Scannen):
– Der Quellcode ist in einzelne Token unterteilt, z. B. Schlüsselwörter, Bezeichner, Operatoren und Satzzeichen.
- Der lexikalische Analysator, auch Scanner genannt, identifiziert diese Token und wandelt sie in eine Folge aussagekräftiger Symbole um.
3. Syntaxanalyse (Parsing):
- Der Syntaxanalysator oder Parser prüft, ob die Reihenfolge der Token den Grammatikregeln der Programmier- oder Auszeichnungssprache folgt.
- Es erstellt eine hierarchische Struktur, die die Syntax des Programms darstellt, und prüft auf Syntaxfehler.
4. Semantische Analyse:
– Der Compiler führt eine semantische Analyse durch, um sicherzustellen, dass das Programm semantisch korrekt ist.
- Es prüft die Datentypkompatibilität, Variablendeklarationen und Referenzen sowie logische Fehler oder Inkonsistenzen im Code.
5. Erzeugung der Zwischenrepräsentation (IR):
– Der Compiler übersetzt den Quellcode in eine Zwischendarstellung (IR), wie etwa abstrakte Syntaxbäume (AST) oder Drei-Adressen-Code.
- IR ist eine sprachunabhängige Darstellung der Struktur und Semantik des Programms.
6. Optimierung:
- Compiler-Optimierungen werden auf die IR angewendet, um die Effizienz des generierten Codes zu verbessern.
– Optimierungen können konstante Weitergabe, Schleifenabwicklung, Registerzuweisung und Eliminierung von totem Code umfassen.
7. Codegenerierung:
– Die optimierte IR wird in Assembler konvertiert, eine symbolische Darstellung der Maschinenanweisungen auf niedriger Ebene.
– Der Assemblercode ist spezifisch für die Zielprozessorarchitektur.
8. Verlinkung:
- Bei größeren Programmen kombiniert die Verknüpfungsphase Objektdateien, die aus verschiedenen Quelldateien und externen Bibliotheken generiert wurden.
- Durch die Verknüpfung werden Symbolverweise zwischen Modulen aufgelöst und sichergestellt, dass alle Abhängigkeiten erfüllt sind.
9. Montage:
- Der Assembler wandelt den Assembler-Code in Maschinencode um, bei dem es sich um binäre Anweisungen handelt, die der Computer direkt ausführen kann.
10. Ausführung:
- Der endgültige Maschinencode wird in den Speicher des Computers geladen und von der CPU ausgeführt.
Der Kompilierungsprozess besteht aus einer Reihe von Transformationen, die es ermöglichen, ein von Menschen geschriebenes Hochsprachenprogramm in eine Form zu übersetzen, die vom Computer direkt verstanden werden kann. Jeder Schritt im Prozess bringt den Code näher an die Muttersprache der Maschine heran und gewährleistet gleichzeitig Korrektheit und Effizienz.
