Kompilaattorit

Kompilaattorit ovat ohjelmistoja, jotka muuntavat korkean tason ohjelmointikielen lähdekoodin suoritettavaksi ohjelmaksi. Tuloksena voi olla natiivikonekielinen ohjelma tai välivaiheinen esitys, kuten bytecode tai abstrakti intermediate representation (IR), jota voidaan ajaa virtuaalikoneessa tai käyttää edelleen optimointien kohteena ennen suoritusta.

Käännösprosessi jakautuu yleensä etukäteen (front-end) ja takapäähän (back-end). Front-end vastaa lähdekielen analysoinnista: tokenointi (lexical analysis), syntaksin tunnistus (parsing) ja semanttinen analyysi, jossa tarkistetaan muun muassa tyypit ja symbolien oikea käyttö. Näiden vaiheiden tuloksena syntyy ohjelman edustava rakenteellinen muoto, usein abstrakti syntaksipuuta (AST) tai vastaava IR. Back-end huolehtii koodin generaatiosta ja optimoinneista, räätälöiden kohdekoneiston ominaisuudet. Monilla kääntäjillä on useita välikerroksia (mult-pass käännös), ja ne voivat suorittaa useita optimointipasseja, kuten inlining, poistamisen, rekisterivarauksia ja muuta kohdearkkitehtuuriin sovitettua muokkua.

Käyttöesimerkit ja tyypit. Useimmat C, C++, Rust ja Go -kielet käännetään etukäteen (AOT-kääntäjät) natiivikoodiksi. Java ja C# kääntyvät ensin väliohjelmakoodiin (bytecode tai CIL), jota ajetaan virtuaalikoneessa tai yhdistetyn JIT-optimoinnin avulla. Dynaamiset kielet voivat käyttää sekä tulkkausta että kompilaatiota; monimutkaisissa toteutuksissa osa koodista saatetaan ennakkokääntää osin suoritushetkellä.

Kehitysympäristöissä kompilaattorit ovat keskeisiä välineitä, ja niiden infrastruktuurit, kuten LLVM, tarjoavat laajan perustan käännökselle ja optimoinnille. Historia-teemaisesti kokonaiseen kenttään kuuluvat varhaiset Fortran- ja Lisp-kääntäjät sekä nykyinen monipassinen, optimointipainotteinen suunnittelu.