K2 编译器是什么？世界第二高峰又是哪座？

众所周知，Kotlin团队正在开发新版Kotlin编译器，并命名为K2。那么K2又是什么意思呢？难道是Kotlin第二版编译器的意思？

其实K2指的是乔戈里峰，海拔8611米，仅次于珠穆朗玛峰，为世界第二高峰。登山者通常称乔戈里峰为K2，它虽然海拔排名第二，但因位置偏远及山势陡峭，乔戈里峰通常被认为是最难攀登的8000米以上高峰之一。Kotlin团队通过K2这个名字表示编译器重构工作的难度。

好了，没用的冷知识又增加了，在了解了世界第二高峰是哪座之后，我们一起来看下K2编译器是什么？与老版本编译器有什么区别？

如上图所示，我们可以认为编译器是一个黑箱，它的输入就是源代码，输出则是机器码或者目标代码。

源代码是人类编写的，通常使用高级语言编写，比如java或者kotlin，对于人类来说，易于阅读，理解和修改

机器码则是一系列供机器执行的指令，通常是自动生成的，对于人类来说难以理解，但是对于机器来说却易于理解

当然机器码也是可以手写的，远古时代的程序员就是这样工作的。但是就算是远古程序员，使用机器码开发也不是那么简单，因此程序也难以扩展到复杂的级别。正是因为这个原因，出现了一系列的高级语言与编译器，显著简化了编程体验

编译器的作用就是将源代码输出为机器码或者目标代码

如上所示，Kotin编译器可以将Kotlin代码编译成jvm字节码，除此之外，Kotlin编译器也可以将Kotlin代码编译成javascript或者llvm bitcode

总得来说，Kotlin编译器目前有3个目标平台，jvm，javascript，native，它们都有着不同的格式，因此需要将源代码编译成三种目标产物

编译器通常可以划分为前端和后端两部分，如下图所示:

当然看到前端与后端你可能会跟业务开发上的前后端产生一定的混淆，但编译器前后端是与之完全不同的概念

在著名的编译原理龙书中，对编译器前端与后端做了进一步的划分

语法解析器以源代码作为输入，输出抽象语法树，比如下面一段代码

这段代码对我们来说很简单，就是个if else的判断，如果条件满足则调用meow方法，否则打印一段内容。

但是对于编译器来说，这段代码目前还只是一段没有语义的文本，目前对编译器毫无意义。

要让编译器认识这段代码，第一步就是给这段文本添加结构，而这些结构就是通过Kotlin语言的语法定义的。Kotlin开发者根据定义的语法编写代码，编译器根据语法解析这些文本，得到有结构的数据，这就是语法解析器的作用

比如如上图所示，if表达式要求必须以if开头，并且左右各有一个括号，如果我们编译的代码不符合这个规范的话，编译就会报错。Kotlin的更多语法定义可查看相关网站：https://kotlinlang.org/docs/reference/grammar.html

如果输入的源代码根据语法解析正确，语法解析器将会构建出一个抽象语法树

如上图，在解析成功后，解析器了解了代码的结构，它知道if表达式有三个部分，if表达式，then子句与else子句，并将结果存储在抽象语法树中

需要注意的是，在这一阶段，编译器还没有理解语义，解析器的目标是遵循语法理解代码结构，但在目前，它还不能分辨出节点内到底存储了什么，它只是将cat，pet这些存储为字符串，这些字符串还没有语义，这个时候就需要语义分析器开始发挥作用了

下一阶段，就是语义分析器以抽象语法树为输入，并向其中的节点添加语义信息，那么问题来了，什么是语义信息？

语义信息就是代码中用到的函数，变量和类型的所有详细信息，它能回答“这个函数从哪里来？”，“这两个字符串是否引用同一变量？”，“这是什么类型？”等问题

这段代码中pet出现了3次，都指向同一个形参，在语法树中，这些pet是没有关联彼此独立的，语义信息的作用是让编译器让解这3个字符串引用的是同一个变量
语义信息同样包含类型信息，比如pet参数是Pet类型的，语义信息需要解析所有使用的类型，并找到他们引用的类或者接口，然后以相同的方式进行解析
如图调用了meow函数，语义信息的目标是理解在这种情况下该使用哪个函数，比如可以是类中的成员函数，也可以是同名的扩展函数，函数类型的属性，语义分析器需要选择出最合适的那个
语义分析器还有一个重要作用是类型推断，有时我们在声明属性时不需要指定类型，编译器可以推断出属性的类型，这也是由语义分析器来完成的
当语法不正确时，语法解析器会抛出错误，当语义发生错误，比如调用了不存在的函数，或者调用函数传递的参数个数不对时，语义分析器也会抛出错误