编译器算法总体思想图

① 编译器设计的介绍

《编译器设计(第2版)》1是编译器设计领域的经典着作，主要从以下四部分详解了编译器的设计过程。第一部分涵盖编译器前端设计和建立前端所用工具的设计和构建；第二部分探讨从源代码到编译器中间形式的映射，考察前端为优化器和后端所生成代码的种类；第三部分介绍代码优化，同时包含对分析和转换的进一步处理；第四部分专门讲解编译器后端使用的算法。 《编译器设计(第2版)》适合作为高等院校计算机专业本科生和研究生编译课程的教材和参考书，也可供相关技术人员参考。

② 编译原理的数据结构

编译原理一直是计算机学习的必修课.
当然，由编译器的阶段使用的算法与支持这些阶段的数据结构之间的交互是非常强大的。编译器的编写者尽可能有效实施这些方法且不引起复杂性。理想的情况是：与程序大小成线性比例的时间内编译器，换言之就是，在0 （ n ）时间内，n是程序大小的度量（通常是字符数）。本节将讲述一些主要的数据结构，它们是其操作部分阶段所需要的，并用来在阶段中交流信息。 临时文件（temporary file）：计算机过去一直未能在编译器时将整个程序保留在存储器中。这一问题已经通过使用临时文件来保存翻译时中间步骤的结果或通过“匆忙地”编译（也就是只保留源程序早期部分的足够信息用以处理翻译）解决了。存储器的限制现在也只是一个小问题了，现在可以将整个编译单元放在存储器之中，特别是在可以分别编译的语言中时。但是偶尔还是会发现需要在某些运行步骤中生成中间文件。其中典型的是代码生成时需要反填（backpatch）地址。例如，当翻译如下的条件语句时 if x = 0 then ... else ... 在知道else部分代码的位置之前必须由文本跳到else部分：
CMP X,0 JNE NEXT ;;
location of NEXT not yet known < code for then-part > NEXT : < code for else-part >
通常，必须为NEXT的值留出一个空格，一旦知道该值后就会将该空格填上，利用临时文件可以很容易地做到这一点。
如果想利用上面的编译原理开发一套属于自己的编程语言，或者想在一个产品中嵌入编程语言，可以参考zengl开源网开发的zengl编程语言，该编程语言为国人使用c语言开发，里面包含两个部分，一个是编译器，一个是解释执行中间代码的虚拟机。编译器包含了词法扫描，语法分析，中间代码输出等，虚拟机则类似JAVA一样解释执行中间代码。作者将所有的版本都公布出来，好让读者可以由浅入深的做研究，并且为了证明该编程语言的实用性，还结合SDL游戏开发库开发了一款图形界面和命令行界面的21点扑克小游戏 。
zengl编程语言目前适用平台为windows和linux (最开始在Linux下使用gcc开发，后来移植到windows平台)

③ 编译器具体实现中比较巧妙的思想有哪些

这种做法的好处是：
可以作为解释器性能升级的一个简单路径，写解释器的代码而得到初级编译器的性能。事实上JamVM的解释器可以配置为多种实现方式：switch-threading、indirect-threading、direct-threading、inline-threading，它们的差别仅在于对opcode的dispatch方式不同；所有实现方式都共享同一份handler代码。
这种做法的缺点是：
这样写得到的“编译器”无论从代码组织还是程序思路都还是解释器的那套，从编译器的角度看很别扭。它最终实现出来效果跟从编译器角度出发的template-based JIT一样，但我觉得后者的思路更直观，代码也通常更清晰一些。
这种做法仍然无法跨越字节码边界做任何优化，因为每个opcode对应一个单独的handler，而这种做法的代码生成仅仅是把handler拷贝到一起而已。
要在它的基础之上进一步提高性能可以直接对字节码序列做些简单模式匹配，以便跨越字节码边界做优化。但这样做通常是自讨苦吃，工程上很难持续下去。

④ 什么是编译原理

编译原理是计算机专业的一门重要专业课，旨在介绍编译程序构造的一般原理和基本方法。内容包括语言和文法、词法分析、语法分析、语法制导翻译、中间代码生成、存储管理、代码优化和目标代码生成。 编译原理是计算机专业设置的一门重要的专业课程。虽然只有少数人从事编译方面的工作，但是这门课在理论、技术、方法上都对学生提供了系统而有效的训练，有利于提高软件人员的素质和能力。
这门课程关注的是编译器方面的产生原理和技术问题，似乎和计算机的基础领域不沾边，可是编译原理却一直作为大学本科的 必修课程，同时也成为了研究生入学考试的必考内容。编译原理及技术从本质上来讲就是一个算法问题而已，当然由于这个问题十分复杂，其解决算法也相对复杂。 我们学的数据结构与算法分析也是讲算法的，不过讲的基础算法，换句话说讲的是算法导论，而编译原理这门课程讲的就是比较专注解决一种的算法了。在20世纪 50年代，编译器的编写一直被认为是十分困难的事情，第一Fortran的编译器据说花了18年的时间才完成。在人们尝试编写编译器的同时，诞生了许多跟 编译相关的理论和技术，而这些理论和技术比一个实际的编译器本身价值更大。就犹如数学家们在解决着名的哥德巴赫猜想一样，虽然没有最终解决问题，但是其间 诞生不少名着的相关数论。

⑤ 用C++语言对下述文法和单词表定义的语言设计编制一个编译器。（1）单词符号及种别表

系统与网络安全－－主要是试用电脑方面的，和编程语言/数学的联系不大
计算机图形学－－主要是一些图形显像的原理和算法，和编程靠点边，但是有点复杂，这个和楼主的专业有一点点联系吧，不过图形学里面的编程似乎其他地方都用不到
密码学－－基本上是纯数学了，讲密码的加密和解密，感觉不深学的话很简单，学了不搞研究的话基本没有用

如果楼主想好好学学编程的话，不如直接去把C看个透彻，了解一下C＋＋，其他都是一通百通的
要是非要在这三个课程里面选一个的话，我建议楼主选计算机图形学。<

学习编程，从何入手？
如果您想学习编程，却又不知从何入手，那么您不妨看看下面的几种学习方案，可能会给您一些启示吧！

方案一 Basic语言 & Visual Basic

优点
（1）Basic 简单易学，很容易上手。
（2）Visual Basic 提供了强大的可视化编程能力，可以让你轻松地做出漂亮的程序。
（3）众多的控件让编程变得象垒积木一样简单。
（4）Visual Basic 的全部汉化让我们这些见了English就头大的人喜不自禁。

缺点
（1）Visual Basic 不是真正的面向对象的开发文具。
（2）Visual Basic 的数据类型太少，而且不支持指针，这使得它的表达能力很有限。
（3）Visual Basic 不是真正的编译型语言，它产生的最终代码不是可执行的，是一种伪代码。它需要一个动态链接库去解释执行，这使得Visual Basic 的编译速度大大变慢。

综述：方案一适合初涉编程的朋友，它对学习者的要求不高，几乎每个人都可以在一个比较短的时间里学会vB编程，并用VB 做出自己的作品。对于那些把编程当做游戏的朋友来说，VB 是您最佳的选择。

方案二 Pascal语言 & Delphi

优点
（1）Pascal语言结构严谨，可以很好地培养一个人的编程思想。
（2）Delphi是一门真正的面向对象的开发工具，并且是完全的可视化。
（3）Delphi使用了真编译，可以让你的代码编译成为可执行的文件，而且编译速度非常快。
（4）Delphi具有强大的数据库开发能力，可以让你轻松地开发数据库。

缺点
Delphi几乎可以说是完美的，只是Pascal语言的过于严谨让人感觉有点烦。

综述: 方案二比较适合那些具有一定编程基础并且学过Pascal语言的朋友。

方案三 C语言 & Visual C++

优点
（1）C语言灵活性好，效率高，可以接触到软件开发比较底层的东西。
（2）微软的MFC库博大精深，学会它可以让随心所欲地进行编程。
（3）VC是微软制作的产品，与操作系统的结合更加紧密。

缺点
对使用者的要求比较高，既要具备丰富的C语言编程经验，又要具有一定的WINDOWS编程基础，它的过于专业使得一般的编程爱好者学习起来会有不小的困难。

综述: VC是程序员用的东西。如果你是一个永不满足的人，而且可以在编程上投入很大的精力和时间，那么学习VC你一定不会后悔的。

方案四 C++语言 & C++ Builder

优点
（1）C++语言的优点全部得以继承。
（2）完全的可是化。
（3）极强的兼容性，支持OWL、VCL和MFC三大类库。
（4）编译速度非常快。

缺点
由于推出的时间太短，关于它的各种资料还不太多。

综述：我认为C++ Builder 是最好的编程工具。它既保持了C++语言编程的优点，又做到了完全的可视化。

方案五 SQL语言 & Power Builder

对于一些传统的数据开发人员来说，Foxpro系列也许让他们感到更加熟悉。但是对于初学者来说，PowerBuilder也许是最好的数据库开发工具。各种各样的控件，功能强大的PowerBuilder语言都会帮助你开发出自己的数据库应用程序<

难道编写这些功能强大的软件调用的是编译器中内置的已经写好的具有某种强大功能的函数吗？
要想实现具有某些复杂功能的界面软件，一般都有库函数让你调用，windows下有MFC,linux下有QT等，JAVA上面则有swing，但是切记，一般的图形界面库只给你提供界面的显示，其具体功能还是要你自己来实现的，这就好比这些库函数给你一个外壳，你向里面装什么东西由你决定。
至于你所说的在屏幕上打印结果，则是编程的基础，因为大多数软件的作用都是和数据打交道，无非是对数据的增、删、改、查，显示等操作。而你在屏幕上打印的计算结果，即是对数据的改，和显示的过程，只不过显示的时候放在终端而已，而当你使用界面库函数的时候，就可以把这个结果显示到你需要显示的界面上去了。
最后，编程语言不仅仅只是对阿拉伯数字的

⑥ 编译器中都有哪些算法

词法/语法分析、程序分析与程序变换、代码生成、内存管理、虚拟机、函数式语言的实现与优化。。。每个话题都能出不止一本书。

用到的算法/数据结构多如牛毛：

各种树、图为主，其他如栈、队列、散列表、并查集。。。

贪心、回溯、动态规划、遗传算法、矩阵变换。。

在一个问题下很难回答好。。 先简单介绍一下和图相关的。

1. 和什么图打交道
CFG(Control Flow Graph)
控制流图是对程序中分支跳转关系的抽象，描述程序所有可能执行路径

节点是语句集合（basic block)；

每个basic block有唯一入口和出口；

如果A到B有边，表示A执行完后可能执行B

PDG(Program Dependence Graph)
PDG在编译器中用得不多，常见于软件工程/安全相关的应用（程序切片、安全信息流等）

SSA(Single Static Assignment)
SSA简化了很多数据流分析问题。

其他图
DJ Graph, Loop Nesting Forest, Program Structure Tree等等。

可参考：IR for Program Analysis。下面主要介绍CFG

2. CFG初步处理
CFG构造

dominator树生成
在CFG中，如果A是B的dominator，则从程序入口执行到B的任意路径一定经过A

控制依赖分析
根据dominator和post-dominator分析依赖关系。数据依赖、控制依赖信息在自动并行化中尤其重要（如果循环的每次迭代都没有依赖，那么可以并行处理）

控制流图化简
在复杂度相同的情况下，CFG的规模影响算法的效果。如果一个CFG仅通过如下变换能化简为一个节点，则它是可化简的：

如果节点n有唯一的前驱，那么将其和其前驱合并为一个节点

如果节点存在到自身的边，那么将该边删除
构造SSA
SSA可以由CFG构造。

3. CFG与数据流分析
下面才进入主题。。
一般的文献介绍DFA（Data flow analysis），都会用几个基础的分析为例：Constant Propagation，Range propagation，Avaliable expressions，Reaching Definition。而Reaching Definition的一个应用，就是大家喜闻乐见的“跳转到定义处”（真要做到“智能”跳转并不简单）

这部分涉及东西较多，一些算法也和”图“并不直接相关，不再展开。

PS，很多DFA问题可以用graph reachability统一建模，强烈推荐此文：
Program analysis via graph reachability

⑦ 编译器的工作原理

编译 是从源代码（通常为高级语言）到能直接被计算机或虚拟机执行的目标代码（通常为低级语言或机器语言）的翻译过程。然而，也存在从低级语言到高级语言的编译器，这类编译器中用来从由高级语言生成的低级语言代码重新生成高级语言代码的又被叫做反编译器。也有从一种高级语言生成另一种高级语言的编译器，或者生成一种需要进一步处理的的中间代码的编译器（又叫级联）。
典型的编译器输出是由包含入口点的名字和地址， 以及外部调用（到不在这个目标文件中的函数调用）的机器代码所组成的目标文件。一组目标文件，不必是同一编译器产生，但使用的编译器必需采用同样的输出格式，可以链接在一起并生成可以由用户直接执行的EXE,
所以我们电脑上的文件都是经过编译后的文件。

⑧ 编译器的历史

20世纪50年代，IBM的John Backus带领一个研究小组对FORTRAN语言及其编译器进行开发。但由于当时人们对编译理论了解不多，开发工作变得既复杂又艰苦。与此同时，Noam Chomsky开始了他对自然语言结构的研究。他的发现最终使得编译器的结构异常简单，甚至还带有了一些自动化。Chomsky的研究导致了根据语言文法的难易程度以及识别它们所需要的算法来对语言分类。正如Chomsky架构（Chomsky Hierarchy），它包括了文法的四个层次：0型文法、1型文法、2型文法和3型文法，且其中的每一个都是其前者的特殊情况。2型文法（或上下文无关文法）被证明是程序设计语言中最有用的，而且今天它已代表着程序设计语言结构的标准方式。分析问题（parsing problem，用于上下文无关文法识别的有效算法）的研究是在60年代和70年代，它相当完善的解决了这个问题。它已是编译原理中的一个标准部分。
有限状态自动机（Finite Automation）和正则表达式（Regular Expression）同上下文无关文法紧密相关，它们与Chomsky的3型文法相对应。对它们的研究与Chomsky的研究几乎同时开始，并且引出了表示程序设计语言的单词的符号方式。
人们接着又深化了生成有效目标代码的方法，这就是最初的编译器，它们被一直使用至今。人们通常将其称为优化技术（Optimization Technique），但因其从未真正地得到过被优化了的目标代码而仅仅改进了它的有效性，因此实际上应称作代码改进技术（Code Improvement Technique）。
当分析问题变得好懂起来时，人们就在开发程序上花费了很大的功夫来研究这一部分的编译器自动构造。这些程序最初被称为编译器的编译器（Compiler-compiler），但更确切地应称为分析程序生成器（Parser Generator），这是因为它们仅仅能够自动处理编译的一部分。这些程序中最着名的是Yacc（Yet Another Compiler-compiler），它是由Steve Johnson在1975年为Unix系统编写的。类似的，有限状态自动机的研究也发展了一种称为扫描程序生成器（Scanner Generator）的工具，Lex（与Yacc同时，由Mike Lesk为Unix系统开发）是这其中的佼佼者。
在20世纪70年代后期和80年代早期，大量的项目都贯注于编译器其它部分的生成自动化，这其中就包括了代码生成。这些尝试并未取得多少成功，这大概是因为操作太复杂而人们又对其不甚了解。
编译器设计最近的发展包括：首先，编译器包括了更加复杂算法的应用程序它用于推断或简化程序中的信息；这又与更为复杂的程序设计语言的发展结合在一起。其中典型的有用于函数语言编译的Hindley-Milner类型检查的统一算法。其次，编译器已越来越成为基于窗口的交互开发环境（Interactive Development Environment，IDE）的一部分，它包括了编辑器、连接程序、调试程序以及项目管理程序。这样的IDE标准并没有多少，但是对标准的窗口环境进行开发已成为方向。另一方面，尽管在编译原理领域进行了大量的研究，但是基本的编译器设计原理在近20年中都没有多大的改变，它正迅速地成为计算机科学课程中的中心环节。
在20世纪90年代，作为GNU项目或其它开放源代码项目标一部分，许多免费编译器和编译器开发工具被开发出来。这些工具可用来编译所有的计算机程序语言。它们中的一些项目被认为是高质量的，而且对现代编译理论感兴趣的人可以很容易的得到它们的免费源代码。
大约在1999年，SGI公布了他们的一个工业化的并行化优化编译器Pro64的源代码，后被全世界多个编译器研究小组用来做研究平台，并命名为Open64。Open64的设计结构好，分析优化全面，是编译器高级研究的理想平台。
编译器相关专业术语: 1. compiler编译器；编译程序 2. on-line compiler 连线编译器 3. precompiler 预编译器 4. serial compiler 串行编译器 5. system-specific compiler 特殊系统编译器 6. Information Presentation Facility Compiler 信息展示设施编译器 7. Compiler Monitor System 编译器监视系统

⑨ 编译器设计的内容简介

《编译器设计》是作者多年来在编译器领域中钻研、教学的成果，并以在该学科领域与学生的交流以及他们的反馈和研究作为依据。《编译器设计》全面介绍了编译器设计中的原理和技术，阐述了编译领域中的难点，并详细描述了编译器设计的各个阶段。
因为编译器的设计过程是将自动机理论、数据结构、算法、计算机体系结构和操作系统等领域知识进行综合的过程，所以编译器设计者必须要有较好的计算机科学理论的背景。《编译器设计》详细描述了各种类型的解析器，从最简单的递归下降和LL解析器到复杂的LR、规范LR和LALR解析器，尤其

⑩ “编译”与“编译器”是什么意思

编译是动词
编译器是名词
编译(compilation , compile)
1、利用编译程序从源语言编写的源程序产生目标程序的过程。
2、用编译程序产生目标程序的动作。

编译就是把高级语言变成计算机可以识别的2进制语言，计算机只认识1和0，编译程序把人们熟悉的语言换成2进制的。
编译程序把一个源程序翻译成目标程序的工作过程分为五个阶段：词法分析；语法分析；中间代码生成；代码优化；目标代码生成。主要是进行词法分析和语法分析，又称为源程序分析，分析过程中发现有语法错误，给出提示信息。
（1） 词法分析
词法分析的任务是对由字符组成的单词进行处理，从左至右逐个字符地对源程序进行扫描，产生一个个的单词符号，把作为字符串的源程序改造成为单词符号串的中间程序。执行词法分析的程序称为词法分析程序或扫描器。
源程序中的单词符号经扫描器分析，一般产生二元式：单词种别；单词自身的值。单词种别通常用整数编码，如果一个种别只含一个单词符号，那么对这个单词符号，种别编码就完全代表它自身的值了。若一个种别含有许多个单词符号，那么，对于它的每个单词符号，除了给出种别编码以外，还应给出自身的值。
词法分析器一般来说有两种方法构造：手工构造和自动生成。手工构造可使用状态图进行工作，自动生成使用确定的有限自动机来实现。
（2） 语法分析
编译程序的语法分析器以单词符号作为输入，分析单词符号串是否形成符合语法规则的语法单位，如表达式、赋值、循环等，最后看是否构成一个符合要求的程序，按该语言使用的语法规则分析检查每条语句是否有正确的逻辑结构，程序是最终的一个语法单位。编译程序的语法规则可用上下文无关文法来刻画。
语法分析的方法分为两种：自上而下分析法和自下而上分析法。自上而下就是从文法的开始符号出发，向下推导，推出句子。而自下而上分析法采用的是移进归约法，基本思想是：用一个寄存符号的先进后出栈，把输入符号一个一个地移进栈里，当栈顶形成某个产生式的一个候选式时，即把栈顶的这一部分归约成该产生式的左邻符号。
（3） 中间代码生成
中间代码是源程序的一种内部表示，或称中间语言。中间代码的作用是可使编译程序的结构在逻辑上更为简单明确，特别是可使目标代码的优化比较容易实现。中间代码即为中间语言程序，中间语言的复杂性介于源程序语言和机器语言之间。中间语言有多种形式，常见的有逆波兰记号、四元式、三元式和树。
（4） 代码优化
代码优化是指对程序进行多种等价变换，使得从变换后的程序出发，能生成更有效的目标代码。所谓等价，是指不改变程序的运行结果。所谓有效，主要指目标代码运行时间较短，以及占用的存储空间较小。这种变换称为优化。
有两类优化：一类是对语法分析后的中间代码进行优化，它不依赖于具体的计算机；另一类是在生成目标代码时进行的，它在很大程度上依赖于具体的计算机。对于前一类优化，根据它所涉及的程序范围可分为局部优化、循环优化和全局优化三个不同的级别。
（5） 目标代码生成
目标代码生成是编译的最后一个阶段。目标代码生成器把语法分析后或优化后的中间代码变换成目标代码。目标代码有三种形式：
① 可以立即执行的机器语言代码，所有地址都重定位；
② 待装配的机器语言模块，当需要执行时，由连接装入程序把它们和某些运行程序连接起来，转换成能执行的机器语言代码；
③ 汇编语言代码，须经过汇编程序汇编后，成为可执行的机器语言代码。
目标代码生成阶段应考虑直接影响到目标代码速度的三个问题：一是如何生成较短的目标代码；二是如何充分利用计算机中的寄存器，减少目标代码访问存储单元的次数；三是如何充分利用计算机指令系统的特点，以提高目标代码的质量。
编译器，是将便于人编写，阅读，维护的高级计算机语言翻译为计算机能解读、运行的低阶机器语言的程序。编译器将原始程序（Source program）作为输入，翻译产生使用目标语言（Target language）的等价程序。源代码一般为高阶语言 (High-level language), 如 Pascal、C++、Java 等，而目标语言则是汇编语言或目标机器的目标代码（Object code），有时也称作机器代码（Machine code）。
一个现代编译器的主要工作流程如下：
源代码 (source code) → 预处理器 (preprocessor) → 编译器 (compiler) → 汇编程序 (assembler) → 目标代码 (object code) → 连接器 (Linker) → 可执行程序 (executables)

工作原理
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编译是从源代码（通常为高阶语言）到能直接被计算机或虚拟机执行的目标代码（通常为低阶语言或机器语言）的翻译过程。然而，也存在从低阶语言到高阶语言的编译器，这类编译器中用来从由高阶语言生成的低阶语言代码重新生成高阶语言代码的又被叫做反编译器。也有从一种高阶语言生成另一种高阶语言的编译器，或者生成一种需要进一步处理的的中间代码的编译器（又叫级联）。
典型的编译器输出是由包含入口点的名字和地址, 以及外部调用（到不在这个目标文件中的函数调用）的机器代码所组成的目标文件。一组目标文件，不必是同一编译器产生，但使用的编译器必需采用同样的输出格式，可以链接在一起并生成可以由用户直接执行的可执行程序。

编译器种类
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编译器可以生成用来在与编译器本身所在的计算机和操作系统（平台）相同的环境下运行的目标代码，这种编译器又叫做“本地”编译器。另外，编译器也可以生成用来在其它平台上运行的目标代码，这种编译器又叫做交叉编译器。交叉编译器在生成新的硬件平台时非常有用。“源码到源码编译器”是指用一种高阶语言作为输入，输出也是高阶语言的编译器。例如: 自动并行化编译器经常采用一种高阶语言作为输入，转换其中的代码，并用并行代码注释对它进行注释（如OpenMP）或者用语言构造进行注释（如FORTRAN的DOALL指令）。

预处理器（preprocessor）

作用是通过代入预定义等程序段将源程序补充完整。

编译器前端（frontend）

前端主要负责解析（parse）输入的源代码，由语法分析器和语意分析器协同工作。语法分析器负责把源代码中的‘单词’（Token）找出来,语意分析器把这些分散的单词按预先定义好的语法组装成有意义的表达式，语句 ，函数等等。 例如“a = b + c;”前端语法分析器看到的是“a, =, b , +, c;”，语意分析器按定义的语法，先把他们组装成表达式“b + c”，再组装成“a = b + c”的语句。 前端还负责语义（semantic checking）的检查，例如检测参与运算的变量是否是同一类型的，简单的错误处理。最终的结果常常是一个抽象的语法树（abstract syntax tree，或 AST），这样后端可以在此基础上进一步优化，处理。

编译器后端（backend）

编译器后端主要负责分析，优化中间代码（Intermediate representation）以及生成机器代码（Code Generation）。

一般说来所有的编译器分析，优化，变型都可以分成两大类： 函数内（intraproceral）还是函数之间（interproceral）进行。很明显，函数间的分析，优化更准确，但需要更长的时间来完成。

编译器分析（compiler analysis）的对象是前端生成并传递过来的中间代码，现代的优化型编译器（optimizing compiler）常常用好几种层次的中间代码来表示程序，高层的中间代码（high level IR）接近输入的源代码的格式，与输入语言相关（language dependent），包含更多的全局性的信息，和源代码的结构；中层的中间代码（middle level IR）与输入语言无关，低层的中间代码(Low level IR)与机器语言类似。 不同的分析，优化发生在最适合的那一层中间代码上。

常见的编译分析有函数调用树（call tree），控制流程图（Control flow graph），以及在此基础上的 变量定义－使用，使用－定义链（define-use/use-define or u-d/d-u chain），变量别名分析（alias analysis），指针分析（pointer analysis），数据依赖分析（data dependence analysis）等等。

上述的程序分析结果是编译器优化（compiler optimization）和程序变形（compiler transformation）的前提条件。常见的优化和变新有：函数内嵌（inlining），无用代码删除（Dead code elimination），标准化循环结构（loop normalization），循环体展开（loop unrolling），循环体合并，分裂（loop fusion，loop fission），数组填充（array padding），等等。 优化和变形的目标是减少代码的长度，提高内存（memory），缓存（cache）的使用率，减少读写磁盘，访问网络数据的频率。更高级的优化甚至可以把序列化的代码（serial code）变成并行运算，多线程的代码（parallelized，multi-threaded code）。

机器代码的生成是优化变型后的中间代码转换成机器指令的过程。现代编译器主要采用生成汇编代码（assembly code）的策略，而不直接生成二进制的目标代码（binary object code）。即使在代码生成阶段，高级编译器仍然要做很多分析，优化，变形的工作。例如如何分配寄存器（register allocatioin），如何选择合适的机器指令（instruction selection），如何合并几句代码成一句等等。

编译语言与直译语言对比
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许多人将高阶程序语言分为两类: 编译型语言 和 直译型语言 。然而，实际上，这些语言中的大多数既可用编译型实现也可用直译型实现，分类实际上反映的是那种语言常见的实现方式。（但是，某些直译型语言，很难用编译型实现。比如那些允许 在线代码更改 的直译型语言。）

历史
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上世纪50年代，IBM的John Backus带领一个研究小组对FORTRAN语言及其编译器进行开发。但由于当时人们对编译理论了解不多，开发工作变得既复杂又艰苦。与此同时，Noam Chomsky开始了他对自然语言结构的研究。他的发现最终使得编译器的结构异常简单，甚至还带有了一些自动化。Chomsky的研究导致了根据语言文法的难易程度以及识别它们所需要的算法来对语言分类。正如现在所称的Chomsky架构（Chomsky Hierarchy），它包括了文法的四个层次：0型文法、1型文法、2型文法和3型文法，且其中的每一个都是其前者的特殊情况。2型文法（或上下文无关文法）被证明是程序设计语言中最有用的，而且今天它已代表着程序设计语言结构的标准方式。分析问题（parsing problem，用于上下文无关文法识别的有效算法）的研究是在60年代和70年代，它相当完善的解决了这个问题。现在它已是编译原理中的一个标准部分。

有限状态自动机（Finite Automaton）和正则表达式（Regular Expression）同上下文无关文法紧密相关，它们与Chomsky的3型文法相对应。对它们的研究与Chomsky的研究几乎同时开始，并且引出了表示程序设计语言的单词的符号方式。

人们接着又深化了生成有效目标代码的方法，这就是最初的编译器，它们被一直使用至今。人们通常将其称为优化技术（Optimization Technique），但因其从未真正地得到过被优化了的目标代码而仅仅改进了它的有效性，因此实际上应称作代码改进技术（Code Improvement Technique）。

当分析问题变得好懂起来时，人们就在开发程序上花费了很大的功夫来研究这一部分的编译器自动构造。这些程序最初被称为编译器的编译器（Compiler-compiler），但更确切地应称为分析程序生成器（Parser Generator），这是因为它们仅仅能够自动处理编译的一部分。这些程序中最着名的是Yacc（Yet Another Compiler-compiler），它是由Steve Johnson在1975年为Unix系统编写的。类似的，有限状态自动机的研究也发展了一种称为扫描程序生成器（Scanner Generator）的工具，Lex（与Yacc同时，由Mike Lesk为Unix系统开发）是这其中的佼佼者。

在70年代后期和80年代早期，大量的项目都贯注于编译器其它部分的生成自动化，这其中就包括了代码生成。这些尝试并未取得多少成功，这大概是因为操作太复杂而人们又对其不甚了解。

编译器设计最近的发展包括：首先，编译器包括了更加复杂算法的应用程序它用于推断或简化程序中的信息；这又与更为复杂的程序设计语言的发展结合在一起。其中典型的有用于函数语言编译的Hindley-Milner类型检查的统一算法。其次，编译器已越来越成为基于窗口的交互开发环境（Interactive Development Environment，IDE）的一部分，它包括了编辑器、连接程序、调试程序以及项目管理程序。这样的IDE标准并没有多少，但是对标准的窗口环境进行开发已成为方向。另一方面，尽管近年来在编译原理领域进行了大量的研究，但是基本的编译器设计原理在近20年中都没有多大的改变，它现在正迅速地成为计算机科学课程中的中心环节。

在九十年代，作为GNU项目或其它开放源代码项目标一部分，许多免费编译器和编译器开发工具被开发出来。这些工具可用来编译所有的计算机程序语言。它们中的一些项目被认为是高质量的，而且对现代编译理论感兴趣的人可以很容易的得到它们的免费源代码。

大约在1999年，SGI公布了他们的一个工业化的并行化优化编译器Pro64的源代码，后被全世界多个编译器研究小组用来做研究平台，并命名为Open64。Open64的设计结构好，分析优化全面，是编译器高级研究的理想平台。