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概述
阶段
编译分为编译器的前端和后端，编译器的前端一般承担着词法分析、语法分析、类型检查和中间代码生成几部分工作，而编译器后端主要负责目标代码的生成和优化，也就是将中间代码翻译成目标机器能够运行的二进制机器码。
- lexical analysis - 词法分析
- syntax analysis - 语法分析
- semantic analysis - 语义分析
- Intermediate Code generation - 中间代码生成
- code optimization - 代码优化
- machine code generation - 类型检查
Go 的编译器在逻辑上可以被分成四个阶段：词法与语法分析、类型检查和 AST 转换、通用 SSA 生成和最后的机器代码生成。
词法和语法分析 -> AST
所有的编译过程其实都是从解析代码的源文件开始的，词法分析的作用就是解析源代码文件，它将文件中的字符串序列转换成 Token 序列，方便后面的处理和解析，我们一般会把执行词法分析的程序称为词法解析器（lexer）。
而语法分析的输入是词法分析器输出的 Token 序列，语法分析器会按照顺序解析 Token 序列，该过程会将词法分析生成的 Token 按照编程语言定义好的文法（Grammar）自下而上或者自上而下的规约，每一个 Go 的源代码文件最终会被归纳成一个 SourceFile 结构。语法分析会把 Token 序列转换成有意义的结构体，即语法树。Token 到上述抽象语法树（AST）的转换过程会用到语法解析器，每一个 AST 都对应着一个单独的 Go 语言文件，这个抽象语法树中包括当前文件属于的包名、定义的常量、结构体和函数等。
类型检查
当拿到一组文件的抽象语法树之后，Go 语言的编译器会对语法树中定义和使用的类型进行检查，类型检查会按照以下的顺序分别验证和处理不同类型的节点：
- 常量、类型和函数名及类型；
- 变量的赋值和初始化；
- 函数和闭包的主体；
- 哈希键值对的类型；
- 导入函数体；
- 外部的声明；
类型检查阶段不止会对节点的类型进行验证，还会展开和改写一些内建的函数，例如 make 关键字在这个阶段会根据子树的结构被替换成 runtime.makeslice 或者 runtime.makechan 等函数。
中间代码生成
在类型检查之后，编译器会通过 cmd/compile/internal/gc.compileFunctions 编译整个 Go 语言项目中的全部函数，这些函数会在一个编译队列中等待几个 Goroutine 的消费，并发执行的 Goroutine 会将所有函数对应的抽象语法树转换成中间代码。
机器码生成 -> machine code
Go 语言源代码的 src/cmd/compile/internal 目录中包含了很多机器码生成相关的包，不同类型的 CPU 分别使用了不同的包生成机器码，其中包括 amd64、arm、arm64、mips、mips64、ppc64、s390x、x86 和 wasm，其中比较有趣的就是 WebAssembly（Wasm）7了。
作为一种在栈虚拟机上使用的二进制指令格式，它的设计的主要目标就是在 Web 浏览器上提供一种具有高可移植性的目标语言。Go 语言的编译器既然能够生成 Wasm 格式的指令，那么就能够运行在常见的主流浏览器中。
golang build
编译和链接
- 编译：编译阶段逻辑上其实可以细分为预处理，编译，汇编三个阶段。整个编译阶段就是通过词法分析，语法分析和语义分析，把文本代码翻译成可重定位的目标文件(.o文件)的过程, 如上图。其中，编译优化也发生在这个阶段。
- 预处理: 例如: 解析依赖库。
- 编译：将预处理后的代码，翻译成汇编代码(.s文件)。
- 汇编：将生成的汇编代码，翻译成可重定位的目标文件(.o文件，relocatable object file)。注意，目标文件纯粹就是字节块的集合。
- 链接：链接阶段主要是通过符号解析和重定位把编译阶段生成的.o文件，链接生成可执行目标文件。
- 符号解析：目标文件定义和引用符号。符号解析的目的是将每个符号引用和一个符号定义联系起来。
- 重定位：编译阶段生成的代码和数据节都是从地址零开始的，链接器通过把每个符号定义与一个存储器位置联系起来，然后修改所有对这些符号的引用，使得它们指向这个存储器位置，从而重定向这些节(section)。进而生成可执行目标文件，如下图。
golang编译链接的过程
通常情况下，在Linux系统中我们敲入 go build hello.go就会生成一个文件名为hello的ELF(可链接可执行)目标文件，通常这就是我们所期望的行为。
执行命令显示编译链接的过程： go build -v -x -work -o hello hello.go
- -v： 打印所编译的包的名字
- -x： 打印编译期间所执行的命令
- -work: 打印编译期间用于存放中间文件的临时目录，并且编译结束时不删除
预备知识
抽象语法树（AST）
抽象语法树（Abstract Syntax Tree、AST），是源代码语法的结构的一种抽象表示，它用树状的方式表示编程语言的语法结构1。抽象语法树中的每一个节点都表示源代码中的一个元素，每一棵子树都表示一个语法元素.
静态单赋值
静态单赋值（Static Single Assignment、SSA）是中间代码的特性，如果中间代码具有静态单赋值的特性，那么每个变量就只会被赋值一次2。
指令集
指令集是存储于CPU内部，用来引导CPU进行加减运算和控制计算机操作系统的一系列指令集合！
可以这样说指令集是软件与CPU之间的一个接口而CPU就是接口的实列化。
其实指令集就是一组汇编指令的集合，不同的CPU使用的指令集不同。
指令集就是电路，当电流流向不同的方向，根据路线到不同的电子元器件时，这就是指令集，指令集不存在任何一个器件里，cpu在设计时上面的线路构成了这些指令，所谓的指令其实就是电路路线。