課程說明

程式語言如何在引擎蓋下工作？編譯器和直譯器之間有什麼區別？什麼是虛擬機器，以及JIT-編譯器？函數語言程式設計和指令式程式設計的區別又是什麼呢？

當涉及到實現一種程式語言時，有太多的問題了!

學校裡的 “編譯器課程 “的問題是，它們通常被表述為一些 “硬核火箭科學“，只適合高階工程師。

此外，經典的編譯器書籍從最不重要的話題開始，比如詞法分析，馬上就深入到形式化語法的理論方面。而到了實現第一個 Tokenizer 模組的時候，學生們就會對這個主題失去興趣，沒有機會真正開始實現一種程式語言本身。而這一切都被分散到整個學期的標記器和 BNF 語法的混亂中，而沒有理解程式語言的實際語義。

我相信我們應該能夠在4-6個小時內建立並理解一個完整的程式語言語義( full programming language semantics )，內容直奔主題，在現場編碼課程中以配對程式設計的方式展示，並以可理解的方式描述。

在 “解釋要點 “課程中，我們特別關注執行時期語義( runtime semantics )，並為一種非常類似於 JavaScript 或 Python的程式語言建立一個直譯器。

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記憶體洩漏( Memory leaks ) 和迷途指標( dangling pointers )是手動記憶體管理的主要問題。 你在連結串列中刪除了父節點，卻忘了先刪除它的所有子節點ーー你的記憶體正在洩漏。 你以正確的順序刪除一個物件鏈ー但是突然你的程式崩潰了，因此你忘記了這個資源的第二個所有者，這個資源現在試圖取消參考( dereference ) 一個空指標( null-pointer )。

為了避免這些問題，大多數現代高階程式語言實現了自動記憶體管理。 你可以手動分配物件的記憶體，但是不必擔心它們的釋放: 一個特殊的程式，垃圾收集器，知道如何正確地自動釋放物件，並回收它們以供將來重複使用。

在“垃圾收集器必備基礎”課程中，我們學習了與自動記憶體管理相關的所有不同的技術和演算法，這些技術和演算法現在已經在實踐中得到了應用。

✅這門課是給誰上的？

首先，針對編譯器工程師。

在實現程式語言時，很有可能需要實現一個垃圾收集器。 即使最初定位為“記憶體安全”的語言，如 Rust，最終也實現了自動參考計數(ARC)和其它收集器。

重申一下: 在大多數現代高階程式語言中，垃圾收集器模組(或多個 GC 模組，比如 Java)現在基本上是必需的。

如果實現程式語言不是我每天的工作？

如果你不是一個編譯器工程師，那麼這個課程對你來說仍然是有趣的。 總的來說，實現垃圾收集器或記憶體管理器是一項相當高階的工程任務。 這是一個簡單的技巧: 你參與一些複雜的專案(如垃圾收集器、編譯器、直譯器等) ，在構建它時，你將學習所有不同的資料結構和演算法。 然後回到“每日程式設計” ，得到能力上的提升以成為一個更好的工程師，掌握了複雜系統的可轉移通用知識。

✅這個專案我需要熟悉 C 還是 C++ ？

也不盡然！ 當然，C 和 C++ 可能是最適合原始記憶體操作的語言，並且在這裡非常適合，但是在課程中我們學習通用設計演算法，主要關注垃圾收集器和記憶體分配器的理論方面。 這意味著你可以用任何你想要的語言來實現它們。 例如，你可以在 JavaScript 中為一個虛擬 Heap 分配一個 ArrayBuffer，或者類似的在 Python、 Rust 等中分配一個 bytearray。

本課程中的大多數演算法都是用泛型虛擬碼( generic pseudo-code )描述的，因此你可以將它們移植到任何語言中。

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