Go編譯器簡介【譯】

趁着元旦休假+春節，嘗試把2018年期間讓我受益的一些文章、問答，翻譯一下。
歡迎指正、討論，但願對你也有所幫助。
原文連接：https://github.com/golang/go/...

構成Go編譯器的關鍵package都包含在cmd/compile目錄。咱們從邏輯上把編譯器編譯過程分紅四個階段，下文將簡要介紹這四個階段的package列表。
談到編譯器，你可能據說過相似「前端」、「後端」這樣的字眼。粗略地講，咱們也將編譯器的四個階段工做劃分紅了前兩個階段和後兩個階段，也就是前端和後端。還有一個詞——」中端「，一般包含在第二個階段中（譯者注：有的編譯器在前端和後端之間引入了一個代碼優化階段，稱爲middle-end，中端。感興趣的讀者能夠提早深刻了解下通常編譯器架構）。
須要注意的是，go/目錄的package和編譯器無關，好比go/types等。因爲最初的編譯器是用C語言編寫而成，go/中包含了一些用Go代碼編寫的工具，如gofmt和vet。
還有一點須要澄清，」gc「表明」Go compiler「，和咱們經常使用來表示垃圾回收的GC沒啥關係。

1.詞法分析和語法分析

cmd/compile/internal/syntax目錄包含了詞法分析、語法分析和語法樹構造部分。編譯器第一階段工做中，對每一個源文件進行詞法、語法分析，並生成AST（抽象語法樹）。
每一個語法樹都精確表達了相應的源代碼文件。樹的節點對應着各個源文件的元素，例如表達式、聲明語句。語法樹還包含了代碼位置信息，爲錯誤報告和調試信息提供支持。

2.類型檢查和AST轉換

cmd/compile/internal/gc目錄包含了編譯器AST建立、類型檢查、AST轉換部分。這個package中包含了一個從C繼承的AST定義。這個package的第一要事就是把syntax包的語法樹轉換成編譯器支持的AST來表示。這個步驟看起來略顯多餘，在未來的版本中可能會被重構。
接下來要作的是類型檢查。第一步作名字解析和類型推斷，肯定對象屬於哪一個標識符以及表達式的類型。類型檢查還包括一些額外操做，例如判斷」聲明但未使用「的變量、肯定函數是否會終止。
某些節點類型的細化也會在這部分完成。例如從算術加節點中拆分出字符串加、無用代碼消除、函數調用內聯化和逃逸分析。

3.通用SSA

這裏有官方給出的SSA背景介紹。
cmd/compile/internal/gc（SSA轉換）
cmd/compile/internal/ssa（SSA pass和規則）
這個階段，AST將轉換爲靜態單賦值（SSA）形式。這是一種具備特定屬性的低級中間表示法，更容易優化和生成機器碼。
轉換期間還要處理內置函數。現代編譯器通過多代進化已經很智能，會用大量優化代碼替代內置函數，得到更高性能。
在AST到SSA轉換期間，爲了方便複用，一些節點也降級爲更簡單的組件。例如，內置拷貝（譯者猜：copy？）替換內存移動（譯者猜：memmove？）並將range重寫爲for。因爲歷史緣由，其中一些在轉換爲SSA以前完成，將來計劃所有移至這裏。
而後，一系列與機器無關的pass和規則被應用。這些不涉及任何單一計算機體系結構。
這些環節包括消除無用代碼、刪除非必需的空值檢查以及刪除未使用的分支。通用重寫規則主要涉及表達式，例如用常量替換、乘法和浮點運算的優化。

4.生成機器代碼

cmd/compile/internal/ssa（SSA低級化和特定架構處理）
cmd/internal/obj（機器碼生成）
機器依賴相關的階段以比較「較低」的操做開始，這些操做將通用變量重寫成其特定於機器的變體。例如，amd64架構中，能夠合併許多加載存儲操做。
要注意」低級「的操做運行全部機器特定的重寫規則，它也應用了大量優化。
一旦SSA被「低級」處理而且更具體地針對目標體系架構，就要運行最終代碼優化的處理步驟了。其中包含了另外一個無用代碼消除的步驟。該步驟會將變量移動到更靠近它們被使用的位置、刪除從未被讀取的局部變量以及寄存器分配。
此步驟完成的其餘重要工做包括堆棧佈局和指針分析。堆棧佈局將堆棧偏移分配給局部變量，指針分析計算每一個GC安全點上的堆棧指針是否仍然是活動的。

在SSA生成階段結束時，Go函數已轉換爲sequence。這些sequence最終被轉換成機器碼。