Gcc

基本介绍

GCC（GNU Compiler Collection，GNU编译器套件）是由GNU开发的编程语言译器。GNU编译器套件包括C、C++、Objective-C、 Fortran、Java、Ada和Go语言前端，也包括了这些语言的库（如libstdc++，libgcj等。）

GCC的初衷是为GNU操作系统专门编写的一款编译器。GNU系统是彻底的自由软件。此处，“自由”的含义是它尊重用户的自由。

产品设计

GCC的外部接口长得像一个标准的Unix编译器。使用者在命令列下键入gcc之程序名，以及一些命令参数，以便决定每个输入档案使用的个别语言编译器，并为输出程序码使用适合此硬件平台的组合语言编译器，并且选择性地执行连接器以制造可执行的程序。

每个语言编译器都是独立程序，此程序可处理输入的原始码，并输出组合语言码。全部的语言编译器都拥有共通的中介架构：一个前端解析符合此语言的原始码，并产生一抽象语法树，以及一翻译此语法树成为GCC的暂存器转换语言〈RTL〉的后端。编译器最佳化与静态程序码解析技术（例如FORTIFY_SOURCE，一个试图发现缓冲区溢位〈buffer overflow〉的编译器）在此阶段应用于程序码上。最后，适用于此硬件架构的组合语言程序码以Jack Davidson与Chris Fraser发明的算法产出。

几乎全部的GCC都由C写成，除了Ada前端大部分以Ada写成。

前端接口

前端的功能在于产生一个可让后端处理之语法树。此语法解析器是手写之递归语法解析器。

直到2004年，程序的语法树结构尚无法与欲产出的处理器架构脱钩。而语法树的规则有时在不同的语言前端也不一样，有些前端会提供它们特别的语法树规则。

在2005年，两种与语言脱钩的新型态语法树纳入GCC中。它们称为GENERIC与GIMPLE。语法解析变成产生与语言相关的暂时语法树，再将它们转成GENERIC。之后再使用"gimplifier"技术降低GENERIC的复杂结构，成为一较简单的静态唯一形式（Static Single Assignment form，SSA）基础的GIMPLE形式。此形式是一个与语言和处理器架构脱钩的全域最佳化通用语言，适用于大多数的现代编程语言。

中介接口

一般编译器作者会将语法树的最佳化放在前端，但其实此步骤并不看语言的种类而有不同，且不需要用到语法解析器。因此GCC作者们将此步骤归入通称为中介阶段的部分里。此类的最佳化包括消解死码、消解重复运算与全域数值重编码等。许多最佳化技巧也正在实作中。

后端接口

GCC后端的行为因不同的前处理器宏和特定架构的功能而不同，例如不同的字符尺寸、呼叫方式与大小尾序等。后端接口的前半部利用这些讯息决定其RTL的生成形式，因此虽然GCC的RTL理论上不受处理器影响，但在此阶段其抽象指令已被转换成目标架构的格式。

GCC的最佳化技巧依其释出版本而有很大不同，但都包含了标准的最佳化算法，例如循环最佳化、执行绪跳跃、共通程序子句消减、指令排程等等。而RTL的最佳化由于可用的情形较少，且缺乏较高阶的资讯，因此相比较起来，增加的GIMPLE语法树形式，便显得比较不重要。

后端经由一次重读取步骤后，利用描述目标处理器的指令集时所取得的信息，将抽象暂存器替换成处理器的真实暂存器。此阶段非常复杂，因为它必须关注所有GCC可移植平台的处理器指令集的规格与技术细节。

后端的最后步骤相当公式化，仅仅将前一阶段得到的汇编语言代码藉由简单的子例程转换其暂存器与内存位置成相对应的机器码。

特色功能

以2006年5月24日释出的4.1.1版为准，本编译器版本可处理下列语言：

Ada〈GNAT〉

C〈GCC〉

C++（G++）

Fortran〈Fortran77:G77,Fortran90:GFORTRAN〉

Java〈编译器：GCJ；解释器：GIJ〉

Objective-C〈GOBJC〉

Objective-C++

先前版本纳入的CHILL前端由于缺乏维护而被废弃。

Fortran前端在4.0版之前是G77，此前端仅支援Fortran77。在本版本中，G77被废弃而采用更新的GFortran，因为此前端支援Fortran95。

下列前端依然存在：

Modula-2

Modula-3

Pascal

PL/I

D语言

Mercury

VHDL