总结感想
author:21373405 周靖宇
写在前面
先放上两张图，来记录编译这三个月来的点点滴滴。写的随心所欲，请谅解了。
距离竞速结束还有两个周，距离实验考试还有三个周，看起来还有很多的时间去继续做优化，但是我想就先到这里吧，下来还有编译原理的理论复习，还有其他一些课程的考试，可能真的没有时间去做一些更加细致的优化了，优化陆陆续续做了一周，中端优化做了一大部分，后端优化自己写了个寄存器分配，至少是每个部分都有所体验了，也算是勉强可以接受。
编译这门课和os一样总有一种后知后觉的感觉，可能是因为我没有提前去预习编译，也可能是因为我对理论的掌握并不好，很多地方写的和理论课理想的编译器总是有一种相反的感觉。
词法分析
先是词法分析，词法分析我完全做成了字符串游戏，完全没有体现状态转移的思想，和课程组讲的DFA，NFA八竿子打不着，即使在期中考试，我添加一个词法也废了大半天的劲，至今对这个部分还是不算太满意。设计的思维太浅显了。
语法分析
然后是语法分析，我们的文法是上下文无关文法，但是可以说是非常不优雅的文法了（勿喷），后来学了LL(1)和LR(1)还有算符优先，感觉这玩意还是不是好文法，同时有左递归和FIRST集合的冲突，用常见的递归子程序法无法无脑解决（当然这是可以理解的，锻炼我们的能力），对于消除左递归和FIRST冲突我也有了一定的体会，但是我自己的实现真的算不上很满意，老师在课上讲过，应该使用超前扫描或者其他方法去避免回溯！！，但是我的代码到处都是回溯，可预见性超级差，辛亏这只是一个玩具编译器，并且不计算前端消耗的时间。。。。毫无正规的编译器设计之风。
错误处理
错误处理这个东西的位置很有趣，你可以说他非常好，因为他引入了符号表技术，这在之后的中间代码设计有着举足轻重的作用。但是这玩意没那么好，因为错误处理起来是真的烦人，我自己也在上面受了不少苦难。这一部分我参考了https://github.com/Hyggge/Petrichor学长的代码，这几周的我一直在生病，编译理论缺了好多节课，对语法树这玩意完全没什么想法，看了学长的代码之后发现语法树的重要功能，也为我之后的代码生成奠定了基础。
中间代码生成
中间代码我选择了llvm，这玩意刚开始写的时候感觉纯纯是用来恶心人的，规范很多，命名还必须按照顺序（后来才发现只有按照数字顺序命名才有这种情况/(ㄒoㄒ)/~~，这也导致了我在优化的时候效率非常低），写完之后才发现，这玩意感觉还好，至少标准是规范的，（四元式如果没有可靠的测试工具的话，按照我自己写代码的水准，我是不敢保证我写的代码能过的。。。），到了做优化之后我才发现，这东西简直是神中神，甚至可以检测phi语句，一个标准的中间代码确实是有大用处的。
在错误处理中我对符号表使用了单例模式，我感觉这玩意去做一个控制器实在是太好用了（为什么我当时在电梯的时候就没有学过这东西呢？？）我在中间代码生成也用了这东西，感觉他更好用了（\doge)。中间代码这东西对应的其实是编译理论单元中的语义翻译和**翻译文法这一大堆东西，在这个时候我第一次感觉到了实验和理论的脱节，我看了往年的一些学长的设计，有些学长的理解真的很好，可以按照属性翻译的思想写出来llvm中间代码的生成，但是我对理论的理解一直很差，如果可以的话，希望课程组（理论也好，实验也好），可以讲讲语义翻译生成中间代码的思想。
目标代码生成-MIPS
我其实是先做的目标代码生成再做的优化，就先从代码生成开始吧，其实MIPS的生成我是没有遇到太大的问题的，因为llvm这玩意已经和MIPS特别接近了，只需要对着指令做翻译，做好内存管理就ok，但是在其中我还是遇到了一些困难，比如说我在类型转换漏掉了一条语句，我怎么都找不出来。特别感谢两位助教真的非常非常有耐心，非常非常棒。。给我大概提出了问题，终于完成了代码生成2。
MIPS的生成和llvm的生成在我看来非常类似，所以就不多赘述了。
优化
优化我花费了大约一整周的精力，不知道算少还是算多，但是也算是体会了大多数常见的优化。。。
这些优化在我看来最让我印象深刻的还是Mem2Reg也就是生成SSA，SSA这玩意就是属于越琢磨越好使，而且越学理论的知识越觉得欸这玩意我SSA直接无脑搞定，而中端我做的比如死代码删除，函数内联什么的都是属于比较自然的优化。
中端优化的另一个杀器就是GVN，我只做了个半成品，没有上GCM，他大大减少了冗余的计算，配合SSA使用起来简直是神中神。很可惜没有做GCM或者是其他循环相关的优化，其实我个人还是觉得这东西是编译优化相当重要的一部分，有些代码看着就是能移出去，但是就没法做到，还是有些遗憾的。
后端我做了消除phi，整合基本块和寄存器分配。
消除phi应该算不上优化，他只是一个必要的过程，毕竟phi是不能直接转化为MIPS的。
整合基本块也只能说是非常简单的优化，无需多言。
寄存器分配我个人感觉是生成目标代码的核心优化了，寄存器毕竟是非常珍贵的资源，如果不能好好利用，就不能算一个好的编译器，我的寄存器分配的主体思想是参考了19届郭学长的思路，在上面增多了一些关于spill的判断，但是我还是觉得spill应该更加科学一些，所以我加入了usetime这种属性，但是想来还是太稚嫩，很可惜没有去写真正的图着色 ，没有消掉我的一大坨move。。。
说在后面
其实扯皮了这么多没用的，我在编译中感受到了一个非常重要的理念就是设计大于实现，我无数次感叹于自己的框架之冗余，尤其是我阅读了https://github.com/Thysrael/Pansy这份编译器代码，我更是感觉到我自己写的编译器真的是玩具中的玩具。
写编译的过程中，我也不记得我重构了几次了，语法分析至少重构了一次，写完错误处理重构了一次文件结构，写完llvm整个重构了我的llvmValue，在此之前，我的框架充满了特判，乱飞的字符串让我觉得头大，在搞定这个框架之后我再也没有重构过了，也顺利完成了MIPS以及优化等任务。至今我还是觉得我的框架实在是弊病太多，冗余极多，到处都是多余的代码，如果有机会在写一次编译器，我相信我是肯定不会再犯类似的错误了。
写编译器的路上我也不记得我忘记吃了多少次午餐晚餐，有时候写着写着就到半夜了，仿佛置身世外，我的舍友也很包容，很感谢他们。也感谢每一位为我答疑的助教，cm，szc助教给我解答了MIPS代码生成2的问题，感谢答疑的时候某位不知道名字的助教给我手把手画支配树，虽然当时的我还是没听懂，但是这也告诉了我程序的流图也可以转化为树的形式。感谢课程组提供了辅助测试库，这让我不用花太多的时间在生成数据和测试上，也感谢编译给我带来的时间管理能力的提升。。。总之，编译无疑是一门好课
