自举星级

作为程序员，自举是非常重要的一项技能。所谓自举，就是用自己编写的程序，编译生成能够运行的程序。

自举的意义

自举技能是编程语言实现者必备的技能之一，因为只有通过自举，才能得到一个可以独立运行的编程语言实现，进而使得该编程语言发展和普及。

自举也有助于编程语言使用者更好地理解编程语言的实现原理。

自举的过程

自举一般分为两个步骤：

1. 第一步：用已有的编译器编译自己的代码，生成一个新的编译器。
2. 第二部：使用第一步生成的新编译器编译自己的代码，得到最终的可执行程序。

自举的过程需要注意以下几个方面：

1. 首先需要确定我们要自举的编程语言应该如何表示自己的程序，一般可参考该编程语言本身的语法和语义规则。
2. 其次需要构建符合该编程语言的编译器，用来进行第一步的自举。
3. 最后需要进行第二步的自举，生成最终的可执行程序。

自举的实践

下面是一个例子，展示如何用C语言实现一个简单的自举程序。

主要步骤如下：

1. 编写一个简单的C语言程序，并使用已有的编译器编译成可执行程序。
2. 用第一步生成的程序作为输入，编写一个C语言编译器，并使用该编译器编译第一步生成的程序，生成一个新的可执行程序。
3. 用第二步生成的程序作为输入，再次编写一个C语言编译器，并使用该编译器编译第二步生成的程序，最终生成一个自举程序。

#include<stdio.h>
int main()
{
    printf("Hello World\n");
    return 0;
}

使用gcc编译该程序，生成hello可执行文件：

gcc -o hello hello.c

编写简单的C语言编译器：

#include<stdio.h>
int main()
{
    FILE* input_file = fopen("hello.c", "r");
    FILE* output_file = fopen("hello.s", "w");
    int c;
    while((c = getc(input_file)) != EOF) {
        putc(c, output_file);
    }
    fclose(input_file);
    fclose(output_file);
    return 0;
}

使用该编译器编译hello.c程序，生成hello.s汇编程序：

./compiler < hello.c

编写汇编器：

#include<stdio.h>
int main()
{
    FILE* input_file = fopen("hello.s", "r");
    FILE* output_file = fopen("hello.o", "w");
    char* buffer;
    size_t n = getline(&buffer, &n, input_file);
    while(n > 0) {
        fprintf(output_file, "%d\n", n);
        n = getline(&buffer, &n, input_file);
    }
    fclose(input_file);
    fclose(output_file);
    return 0;
}

使用该汇编器编译hello.s程序，生成hello.o目标文件：

./assembler < hello.s

编写链接器：

#include<stdio.h>
int main()
{
    FILE* input_file = fopen("hello.o", "r");
    FILE* output_file = fopen("hello", "w");
    char* buffer;
    size_t n = getline(&buffer, &n, input_file);
    int count = 0;
    while(n > 0) {
        count++;
        fprintf(output_file, "%d\n", count);
        n = getline(&buffer, &n, input_file);
    }
    fclose(input_file);
    fclose(output_file);
    return 0;
}

使用该链接器将hello.o目标文件链接为可执行文件hello：

./linker < hello.o

最终生成的hello文件即为自举程序。

总结

自举是编程语言实现者必须掌握的一项技能，也有助于编程语言使用者更好地理解编程语言的实现原理。实践中可以参考上述步骤，根据不同的编程语言和编译器实现方式，选择合适的工具和方法进行自举。