现代编译器通常由三个阶段构成：前端、中端和后端。前端解析源代码，检查其正确性，并构建中间表示 (IR)。中端对 IR 进行优化。然后，后端将优化后的 IR 转换为特定 CPU 架构的目标机器码。
三阶段编译器结构
1980
这种模块化的三阶段设计提供了至关重要的关注点分离。前端依赖于语言，但独立于机器；它理解特定语言（例如 C++ 或 Rust）的语法和语义。其输出，即中间表示 (IR)，是一种抽象的、与机器无关的数据结构，类似于抽象语法树 (AST) 或三地址码。这将源语言与目标机器解耦。
中端在很大程度上独立于语言和机器。它接收 IR 并应用一系列优化过程，例如死代码消除、常量折叠和循环优化。由于它操作的是通用 IR，因此这些复杂的优化只需编写一次，即可应用于任何可编译为该 IR 的语言。
最后，后端依赖于机器，但独立于语言。它采用优化的 IR，执行指令选择、寄存器分配和指令调度，从而为特定目标架构（例如 x86-64 或 ARM）生成高效的机器码。这种结构使得我们能够通过编写 M 个前端和 N 个后端（而不是 M*N 个单独的编译器）来构建支持 M 种语言和 N 种目标平台的编译器。GCC 和 LLVM 等现代编译器基础设施就体现了这一原则。
UNESCO Nomenclature: 1203
- 计算机科学
类型
抽象系统
中断
基础
使用方法
广泛使用
前体
- 早期的单片编译器设计
- concept of abstraction in 软件 工程学
- 早期系统中中间语言的开发
- 便携式软件研究（例如，p-code 系统）
应用
- 可重定向编译器（例如 GCC、llvm）
- 不同硬件平台的交叉编译
- 与语言无关的优化框架
- 只需创建新的前端即可开发新的编程语言
- 对中间表示进行操作的静态分析工具
专利：
NA
潜在的创新想法
Related to: compiler design, front end, middle end, back end, intermediate representation, ir, optimization, code generation, modularity, GCC, llvm.
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(如果日期不详或不相关，例如 "流体力学"，则对其显著出现的时间作了四舍五入的估计）。
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