程式語言的實用方法
從這 3 小時的課程，你會學到
- LLVM 編譯器基礎架構
- LLVM 前端
- 使用 LLVM 建立自訂程式語言
- 物件導向程式設計：編譯類
- 函數式程式設計：Lambda 函數與閉包
- 分支指令和控制流
- LLVM IR
- 程式碼生成
要求
課程說明
課程大綱
程式語言的底層運作原理是什麼？compiler (編譯器) 和 interpreter (直釋器)有什麼差別？virtual machine (虛擬機器) 和JIT-compiler (即時編譯器)是什麼？ functional (函數式程式設計) 和 imperative (命令式程式設計)有什麼差別？
在實作一門程式語言時，會遇到很多問題！
學校裡“compiler classes( 編譯器課程)”的問題在於，這類課程通常被描述成“高深莫測的火箭科學”，似乎只適合高級工程師。
此外，經典的編譯器教材往往從最不重要的主題（例如詞法分析）入手，直接深入形式語法的理論層面。等到學生開始實現第一個分詞器模組時，他們就已經對這個主題失去了興趣，根本沒有機會真正開始實現一門程式語言。就這樣，整整一個學期都在擺弄分詞器和 BNF 語法，卻始終無法真正理解程式語言的語意。
我相信我們應該能夠在 4-6 小時內建立並理解一門完整的程式語言語義，從頭到尾——課程內容直奔主題，透過結對程式設計的即時編碼演示，並以易於理解的方式進行講解。
在「使用 LLVM 進行程式語言開發」課程中，我們將專注於把我們的語言編譯成 LLVM IR，並建立一門底層程式語言。透過與 LLVM 編譯器基礎架構的緊密合作，您將了解 C++、Rust 等底層編譯和生產級語言的工作原理。
實現一門程式語言還能提升您在其他程式語言方面的實作水平，使其更加專業。
先決條件
本課程有三個先修要求。
“使用 LLVM 進行程式語言程式設計”課程是先前課程的自然延伸——“從零開始構建 Interpreter 直釋器（又稱 Essentials of Interpretation）”，我們也會建立一門完整的程式語言，但這次是在更高的抽象語法樹（AST）層面上；此外，我們還學習了“構建虛擬機器(Virtual Machine，VM )”。除非您已經了解程式語言在這個層面的工作原理，例如 eval、閉包、作用域鏈、環境和其他結構是什麼，否則您必須先修 interpreters 課程。
此外，為了更深入了解生產語言所在的底層（位元程式碼/IR），我們需要具備基本的 C++ 經驗。然而，本課程並非專注於 C++，因此我們只使用非常基礎（且可遷移到其他語言）的結構。
本課程適合哪些人？
本課程適合任何對構建複雜系統充滿好奇心的工程師，他們希望掌握構建複雜系統（構建程式語言是一項高級工程任務！）的技能，並獲得構建此類系統的可遷移知識。
如果您對 LLVM、其編譯器基礎架構以及如何建立自己的語言特別感興趣，那麼這門課程也適合您。
實現方式是什麼？
由於底層編譯器注重效能，它們通常使用 C 或 C++ 等底層語言實作。我們也正是這樣做的，但主要使用 C++ 的基本特性，而不是 C++ 的具體細節。程式碼應該易於轉換和移植到任何其他語言，例如 Rust 甚至 Python 等更高級的語言。使用 C++ 也方便進一步實作 JIT 編譯器。
注意：我們希望學生能夠真正理解並自行實現 LLVM 編譯器的每個細節，而不是僅從最終解決方案中複製貼上。儘管影片課程中展示了該語言的完整原始碼，但專案程式碼庫中包含 /* 在此處實現 */ 的作業，學生必須自行完成這些作業。
這門課有什麼特別之處？
這些講座的主要特點是：
簡明扼要。直奔主題。每堂課內容完整、精煉，直接圍繞主題展開，避免無關內容或討論分散注意力。分散在不相關的材料或談話上。
動畫演示與實時編輯筆記相結合。這使得對主題的理解更容易，並顯示物件結構是如何連接。靜態簡報根本不適用於複雜的內容。
從一頭到另一頭的實際寫程式時段。完整的源始碼，從頭開始，直到最後都在視訊講座中呈現
課程內有什麼？
課程分為四個部分，共20節課，每節課有多個子課題。下面是目錄和課程表。
第 1 部分：LLVM 基本構造
本部分將介紹編譯和解釋流程，並開始建立我們的語言。我們將討論 LLVM IR、物件以及位碼編譯等主題。
第 2 部分：函數( Functions ) 和堆疊( Stack )
在本部分中，我們將實作諸如 if 表達式和 while 迴圈之類的控制流結構，討論堆疊變數、巢狀區塊和局部變量，並編譯函數。
第 3 部分：物件導向程式設計
在本部分中，我們將實作物件導向程式設計(Object-oriented programming，OOP)的概念，例如類別、實例，並討論堆分配和垃圾回收器。
第 4 部分：高階函數
在本部分中，我們將重點放在閉包、函數式程式設計、lambda 函數，並實現最終的可執行檔。
目標受眾
- 編譯器工程師
- 對程式語言充滿好奇心的工程師
- 想要從零開始建立程式語言的開發者
講師簡介
Dmitry Soshnikov 軟體工程師與講師
Dmitry Soshnikov 是一名軟體工程師和不同計算機科學主題的講師。
他對教育充滿熱情，專注於高品質的教育內容：簡明扼要的動畫講座和現場編輯筆記。
你將學習：
- 編譯器( compilers )和直譯器( interpreters )：建構程式語言
- 低階虛擬機( VM )
- 垃圾收集器（自動記憶體管理）
- 程式語言理論
- 自動機( Automata )理論：構建 RegExp 機器
- 解析器( Parsers )理論和解析器生成器
英文字幕：有
- 想要了解如何將英文字幕自動翻譯成中文? 請參考這篇 How-To
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