Swift不仅是一种编程语言。 这是一个除编译器之外还包含许多其他组件的项目。 而且编译器本身并不是一个大而可怕的盒子，借助魔术，它会将您的代码转换为机器可以理解的一组指令。 也可以将其分解为组件。 如果您对哪个感兴趣，欢迎光临。
我不是编译器专家，也没有这方面的经验。 但是我想知道它是如何工作的，所以我开始研究Swift编译器。 由于该文章太大，因此我不得不将其分为4部分：
- 组件概述
- 解析源文件，
- 迅捷的中间语言，
- LLVM IR和代码生成。
斯威夫特
Swift已经超过两年了，是一个开源项目。 在这段时间里，社区增加了许多改进。 您可以在特殊站点以及论坛上关注它们。 您可以在那里讨论改善语言的建议或提出您的想法。 但是要做到这一点，您首先需要弄清楚项目的工作方式。
Swift标准库
Swift的主要部分当然是编译器和标准函数库。 它们是并行发展的，实际上彼此之间是密不可分的。
编译器是用C ++编写的，而stdlib的主要部分是在Swift中。 但是，其中使用的语言具有多个功能：
- 通过内置模块的标准库可以直接访问编译器功能。 这使她可以访问低级语言表示形式和原始指针。
- 标准库不使用专用访问修饰符。 而是，非公共实体名称以下划线开头。 在这里阅读更多。
- 它使用“ 生成样板” （GYB）实用程序使用代码生成来减少标准库中代码的重复。
标准库通常与容器和有用的功能相关联，以简化开发人员的工作，但这只是其中一部分。 总共可以区分3个最有趣的组件：
- 核心 具有所有协议，数据类型和功能的内核。 资料来源 。
- 运行时 标准库和编译器之间的中间层。 他负责类型转换，语言的记忆，反射和其他动态功能。 用C ++和Objective-C编写。 资料来源 。
- SDK叠加层。 对Foundation和其他系统框架的包装，使从Swift访问它们更加方便。 资料来源 。
其他子项目
除了编译器和标准库之外，公共领域中还有许多其他子项目。 下面列出了其中一些。
资料包
IDE支持框架 ：索引编制，语法突出显示，代码完成等。
SourceKit-LSP
基于SourceKit的Swift LSP的实现 。 您可以在这里阅读有关内容。
迅捷包管理器
Swift上的项目的软件包管理器 。
基金会
Foundation库的端口 ，它是Apple第三方平台OS的核心之一。
libdispatch（gcd）
适用于第三方平台的GCD 。
XC测试
第三方平台的XCTest 。
本地数据库
具有Swift和REPL支持的LLDB 。
游乐场支持
该项目包括两个框架-PlaygroundSupport和PlaygroundLogger。 它们分别提供与Xcode的交互和漂亮的数据显示。
llbuild
构建系统 。
陀螺仪
生成代码的实用程序 。
libcxx
标准C ++库的实现。
Swift编译器
从广义上讲，编译器是将代码从一种语言转换为另一种语言的程序。 但是编译常常是指将源代码转换为机器代码（或转换为其他低级表示形式），然后可以将其用于创建可执行文件。
编译器通常分为三部分：前端，中间层，后端。 第一个负责将源代码转换为中间表示形式，这对于编译器进行操作很方便。 Middlend执行优化，后端从优化的中间表示生成机器代码。
但是，在Swift中，优化是在前端和后端（大多数）中执行的。 因此，图中未示出中间步骤。
LLVM
Swift编译器使用LLVM作为后端。 LLVM是一个包含许多技术的大型项目。 它基于中间表示（IR）。 这是通用的中间代码表示形式，可以在LLVM支持的任何平台上转换为可执行代码。
如果出现新的体系结构，则足以在LLVM中添加从IR为该平台生成的机器代码。 之后，所有具有IR生成器的编译器都将支持该体系结构。
另一方面，要为新的编程语言创建编译器，只需在IR中编写源代码的翻译就足够了，并且LLVM将处理各种体系结构。
这种系统的另一个优点是LLVM可以优化中间表示，并且前端可以不参与优化。 这大大简化了编译器的开发。
IR具有三种类型的显示：
- 内存中的对象树。 每个对象对应于源代码中的某个实体：函数，运算符，行，指针等。 该树是由IR生成阶段的前端创建的。
- 文字检视。 可以将IR推断为低级源代码。 可以将其保存到文件并使用解释器执行。
- 序列化的位格式“ bitcode”（不要与字节码混淆，例如在Java中使用的字节码）。 它可以用作后端的最终结果，并传输到链接器以在链接级别进行优化。 在这种情况下，链接器将转换为机器代码。
链接器是生成可执行文件的程序。 她的描述超出了本文的范围。
您可以在此处找到Swift中使用的LLVM版本的源代码，以及官方网站上的文档。
如您所见，Apple在开放访问上发布了许多有趣的项目。 在下一部分中，我将讨论解析源文件并生成AST。