Есть ли реальная разница между компилятором и ассемблером?

Есть ли разница между ними? Согласно книге Уллмана , компиляторы конвертируют один язык в другой (обычно низкоуровневый), как и ассемблер. Чем они отличаются?

Ассемблер переводит код сборки в машинный код. Перевод является механическим и может быть выполнен только одним способом. Напротив, компилятор имеет больше свободы при компиляции соответствующего языка программирования - например, он может оптимизировать, и даже неоптимизирующие компиляторы производят другой код. Кроме того, компиляторы могут быть написаны таким образом, чтобы разделить «внешний интерфейс» (соответствующий языку программирования) и «внутренний» (соответствующий архитектуре компьютера), тогда как для ассемблеров они всегда одинаковы.

Суть в том, что писать компилятор веселее, чем ассемблером. Языки ассемблера обычно разрабатываются так, чтобы выполнять синтаксический анализ и проверку типов почти тривиально, и, как правило, включают в себя множество генераторов, управляемых таблицами («код операции для добавления - 01110», «для инструкций загрузки регистр операнда назначения указывается битами с 17 по 21»). «). Обычно наиболее интересной частью ассемблера является часть, которая преобразует символические метки в числа.

Однако большинство ассемблеров могут выполнять небольшое количество арифметических операций (например, суммируя символические метки с небольшими константами), и большинство ассемблеров либо имеют, либо интегрированы в средство обработки макросов. (В большинстве систем Unix функция макроса фактически обеспечивается путем запуска препроцессора C над сборкой перед передачей его собственно ассемблеру.)

Ассемблер MIPS должен был сделать шаг вперед, принять несколько интересных решений по генерации кода и провести небольшую оптимизацию. Например, для машинного языка MIPS требуются разные кодовые последовательности для загрузки разных констант, и поэтому ассемблеру пришлось выбирать кодовую последовательность после построения константы . Кроме того, машинный код MIPS имел понятие слотов задержки , но ассемблер обязан был абстрагировать их и представить компилятору более «нормальный» абстрактный язык ассемблера. Таким образом, ассемблеру MIPS необходимо выполнить локальное планирование команд.

Это различие еще более размыто некоторыми работами Нормана Рэмси , в частности его C- переносимым языком ассемблера. (Соответствующий документ - Рэмси и Пейтон Джонс, «Единый промежуточный язык, который поддерживает множественные реализации исключений», Prog. Lang. Impl. И Dsgn. , (PLDI-21): 285–298, 2000. ) И, наконец, есть Это также Typed Assembly Language от Дэвида Уокера и Грега Моррисетта с ассемблером, который может гарантировать безопасность памяти.

Здесь немного упрощенный ответ, реальность сложнее. Я ожидаю, что разница между Ассемблером (A) и Компилятором (C) будет среди прочего:

1. Одна строка исходного кода относится непосредственно к одному операционному коду процессора (A) или нет (C)
2. Сильно зависит от фактического процессора (A) или независимой от компьютера (C)

Мы обычно называем язык ассемблера «низкий уровень», а исходный язык компилятор понимает как «высокий уровень» (это грубое упрощение, но все же).

Например, на ассемблере вы можете выполнить операцию добавления, сказав:

• добавить a, b (для одного конкретного процессора)
• добавить R5, R6 (для другого процессора)
• добавить (A5), D2 (для другого процессора)

На языке высокого уровня вы можете написать:

• х = у + z;

И это может привести к одной инструкции или сотням инструкций в зависимости от ряда обстоятельств, во-первых, для какого процессора создаются инструкции компилятором.

Как вы можете видеть, исходный язык ассемблера наиболее часто встречается: (A) одна строка исходного кода дает одну строку кодов операций CPU, и это очень сильно зависит от того, на какой процессор вы ориентируетесь. Компилятор языка высокого уровня (C) обрабатывает все эти детали за вас - одна строка исходного кода может стать нулевой, один или несколько кодов операций CPU, а компилятор обрабатывает детали того, что может делать CPU.

Компилятор сегодня часто состоит из нескольких разных этапов. Их можно назвать frontend / backend или другими именами. Я обычно вижу их в четыре этапа:

1. Первый этап читает фактический исходный код и создает внутреннее представление. Этот этап знает фактический исходный язык.
2. Второй этап рассматривает внутреннее представление и выполняет ряд оптимизаций. В настоящее время компилятор обычно стремится сделать программу быстрее и не заботиться о том, станет ли она больше. Оптимизация выполняется на внутреннем представлении. Интересно, что части этого могут быть общими для нескольких разных языков.
3. Третий этап принимает внутреннее представление и создает фактический код для выбранного процессора. На этом этапе может быть несколько разных версий, предназначенных для разных процессоров. По сути, вы можете написать исходный код один раз, а затем скомпилировать его для разных CPUS.
4. Окончательная подготовка к «упаковке» программы (на этом этапе может быть компоновщик).

Написание хороших компиляторов - высококвалифицированная профессия - создание компилятора игрушечного языка может быть выполнено любителем днем ​​(или, ну, немного дольше).