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컴파일러
컴파일러(compiler)란 프로그래밍 과정에서 인간이 작성한 소스 코드를 컴퓨터가 이해할 수 있는 기계어 또는 바이트코드로 번역해 주는 프로그램을 말한다. 처리기(processor)라고도 한다. 시스템에서 실행되는 객체 코드를 생성하는 컴파일러를 크로스 컴파일러라고 한다.
역사
컴파일러(comfiler)라는 개념은 그레이스 호퍼(Grace Hopper)가 "컴퓨터의 교육"(The Education of a Computer)이라는 제목의 보고서를 발표함으로서 최초로 정의되었다. 보고서에서 호퍼는 고급 프로그래밍 언어로 작성된 코드를 컴퓨터가 이해할 수 있는 이진(binary) 코드로 만들어 주는 기술을 소개해, 오늘날 컴파일러의 개념과 프로그래밍 코드의 해석방법을 정의했다. 호퍼는 자신이 "A-0"이라는 컴파일러를 직접 개발하기도 했다.
실행 단계
컴파일러는 4가지의 주요한 단계를 거쳐 실행된다.
- 1단계 스캔
스캐너(scanner)는 소스 코드에서 한 번에 한 문자씩 읽고 어떤 문자가 어느 라인에 있는지 추적한다.
- 2단계 어휘 분석
컴파일러는 소스 코드에 나타나는 문자 시퀀스를 일련의 문자열인 토큰으로 변환한다. 이 문자는 어휘 분석기라는 프로그램에서 특정한 규칙에 의해 연결이 된다. 어휘 분석기는 기호 표를 사용하여 생성된 토큰에 해당하는 단어를 소스 코드에 저장한다.
- 3단계 구문 분석
이 단계에서는 사전 분석을 통해 구문 분석을 수행한다. 사전 처리를 통해 어휘 분석 중에 작성된 토큰이 사용법에 따라 올바른 순서인지 여부를 결정한다. 원하는 결과를 얻을 수 있는 키워드의 집합의 올바른 순서를 구문이라 한다. 컴파일러는 구문의 정확성을 보장하기 위해 코드를 확인해야 한다.
- 4단계 의미 분석
의미 분석은 여러 가지 단계로 구성된다. 처음으로 주어진 언어의 문법에 대한 순서와 함께 토큰의 구조가 검사된다. 토큰의 구조의 의미는 파서와 분석기에 의해 해석되어 최종적으로 객체 코드라는 중간 코드를 생성한다. 오브젝트 코드는 프로그램에서 마주칠 때 대응하는 토큰에 대한 프로세서 조치를 나타내는 명령어를 포함한다. 마지막으로 전체 코드가 파싱되어 해석이 가능한지 확인한다. 일단 최적화가 수행될 수 있다면, 수정된 적절한 토큰이 오브젝트 코드에 삽입되어 최종 오브젝트 코드가 생성되어 파일 내에 저장된다.[1]
원리
컴파일러의 원리는 총 3가지의 단계로 구성되어 있다.
- 앞단
앞단 또는 프런트 엔드(front end)는 토큰화를 위한 어휘 분석(Lexing), 파스 트리 구성을 위한 구문 분석(Parsing), 중간 코드를 위한 의미 분석 등을 처리한다.
- 가운데단
가운데단 또는 미들 엔드(middle end)는 중간 코드에 대해 프로그램의 분석과 최적화를 처리한다.
- 뒷단
뒷단 또는 백엔드(back end)는 각각의 CPU 아키텍처에 대해 코드 최적화를 수행하며 최종 코드를 생성한다.
평가
장점
컴파일의 장점은 다음과 같다.
- 한번 컴파일을 하면 그대로 사용이 가능하며 반복 작업을 처리할 경우 시간 소모를 매우 줄일 수 있다.
- 컴파일 과정에서 단계별로 주기억장치로 들어가기 때문에 기억장소의 크기가 조정이 가능하다.
- 전체 실행 시간을 매우 효율적으로 절약할 수 있다.
- 컴파일러는 일일이 매번 따로 번역할 필요가 없다.
단점
- 한 줄로 입력할 경우 프로그램이 때로는 몇 십, 몇 백 개의 기계어로 번역되기 때문에 프로그램 실행을 위해서는 대용량의 기억공간이 필요하다.
