컴파일의 각 단계 파고들기

컴파일 과정

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어휘분석 - 구문분석 - 의미분석 - 중간언어코드생성 - 최적화 - 기계어코드생성 - 링킹

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어휘 분석 단계

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컴퓨터는 소스코드로 작성된 문자열을 그대로 해석할 수 없습니다.

그렇기에 소스코드를 이해하기 앞서 문장을 키워드 단위로 분할하고 각 키워드 용도(변수, 기호, 연산자 등)를

확인해 종류별로 태그를 붙이는 과정을 의미합니다.

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구문 분석 단계

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어휘 분석 단계로 분리된 키워드를 통해 문장이 형성되는지 검사하는 단계입니다.

각 문장은 세미콜론으로 구분되며 '주어와 동사관계가 옳바르게 형성되었는지'와 같이

각 키워드들이 문법에 맞게 작성되었는지 확인하는 과정입니다.

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의미 분석 단계

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문장의 형태가 완성되었더라도 의미가 부적합하다면 의미오류로 검출되는 과정입니다.

타입의 불일치와 같이 실행할수 없는 상황인지 확인하게 됩니다.

1. 타입검사 > 
		int a = "hello"

2. 선언검사 >
		Myclass A;
    	Console.Write(A.Value);
    
3. 접근성 검사 > 
		외부에서 private 접근

4. 반환성 검사 >
		반환타입 불일치
        
5. 상수 검사 >
		const int a = 5;
        a = 3; (상수 변경)

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중간언어 코드 생성

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타겟에 맞는 기계어 코드 생성작업과 다음에 있을 최적화 단계의 작업 효율성을 높이기 위해 사전작업을 준비해두는 단계입니다.

최적화 단계 준비과정은 복잡한 식을 전부 간단한 식으로 풀어두는 과정이 포함되어있습니다.

 

 

최적화 단계

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명령의 실행 결과는 같으나 더 빨리 실행될 수 있게, 불필요한 연산을 제거하고 다수의 명령어를 더 빠르게 처리하기 위한 명령어 재배치와 같은 최적화 작업이 수행됩니다.

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기계어 생성 단계 - 런타임 (실제 프로그램이 동작을 시작하는 단계)

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중간언어로 작성된 코드를 CPU가 이해할 수 있는 바이너리 코드로 변환하는 단계입니다.

이 과정에서는 CPU에 따른 명령어 선택, 레지스터 할당, 명령어 재배치, 메모리 주소 계산 과정이 포함되어 있으며

실행환경에 따른 동적 최적화가 수행됩니다.

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링킹 단계

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각 컴파일단계는 각자 독립적인 기계어 변환을 수행합니다.

각 파일은 서로 독립적인 구조이므로 외부 참조를 통해 서로의 기능을 연동시켜야 하는 작업이 필요하며

이 단계에서 이와같은 작업을 수행하게 됩니다. 그로 인해 하나의 완전한 실행파일로 구성될 수 있게 됩니다.