编译器是如何编译自己的？
好的，咱们就来聊聊一个挺有意思的话题：编译器是怎么把自己编译出来的。这事儿说起来，就像是问“鸡生蛋还是蛋生鸡”，背后涉及到一种挺妙的自举（bootstrapping）过程。
想象一下，我们想写一个新的编程语言，当然也得有个编译器来把我们用这新语言写的代码变成机器能懂的指令。那第一个编译器，谁来写？总不能一开始就得用那门新语言来写吧？这就陷入了循环。
编译器编译自己的“鸡生蛋”问题
这个问题在早期计算机科学发展中是个实际存在的难题。没有现成的工具，怎么创造工具？
解决办法就是“ bootstrapping”。简单说，就是从小处着手，一步步把一个更复杂的系统搭起来。
第一步：一个超级简单的“编译器”（或者说解释器）
最开始，我们需要一个非常非常基础的东西，它能理解并执行一点点代码。这个东西可能不是一个完整的编译器，更像是一个“解释器”的雏形，甚至只是一个能够把特定几条命令转换成机器码的小程序。
语言设计： 我们会设计一门极简的语言。这门语言的语法和特性会非常有限，比如只能做一些简单的算术运算、变量赋值、条件判断，甚至只能调用预先写好的少数几个底层函数（这些函数可能是用汇编语言直接写好的，汇编语言是离机器码最近的）。
解释器/翻译器： 用汇编语言或者更低级的语言，写一个能够理解这门极简语言的程序。这个程序的工作不是生成机器码文件，而是直接“执行”输入的极简语言代码。比如，你输入 `ADD R1, R2`，它就直接执行对应的机器码指令。
第二步：用极简语言写一个稍微复杂点的“翻译器”
有了这个基础的解释器，我们就可以用这门极简语言来写一个稍微强大一点的“翻译器”了。这个翻译器的目标是：接收我们用稍微复杂一点的语言（这个语言也还是我们正在设计的那个语言，但功能比极简语言多了）写的代码，然后把这些代码翻译成我们那门极简语言的代码。
扩展语言： 我们在设计语言时，会逐步增加一些新的特性，比如循环、更复杂的函数调用、数据结构等。
写第一个“编译器”的雏形： 现在，我们用这门“增强版”的语言，写一个程序。这个程序的功能是“把用增强版语言写的代码，转换成极简语言的代码”。
运行这个雏形： 我们用第一步写好的那个超级简单的解释器，来执行我们用增强版语言写的这个“翻译器”程序。这个翻译器程序就会把用户写的增强版语言代码，输出成极简语言代码。
解释执行： 最后，我们再用那个最基础的解释器，去解释执行这些极简语言代码。
这就有点像什么呢？就像我们用石头和木头，勉强造了一个简单的石斧。然后我们用这个石斧，砍更多的木头，打磨更精细的木头，制作一个更好的木斧。然后用木斧去砍更多的树，制作出更高级的工具。
第三步：让“翻译器”生成机器码
当我们的“翻译器”已经足够强大，能够处理大部分我们期望的语言特性，并且能够把代码翻译成那门极简语言，而那个极简语言的解释器又能跑起来的时候，我们就可以进一步了。
替换目标： 我们修改那个用“增强版”语言写的“翻译器”程序。让它的目标不再是输出极简语言代码，而是直接输出 目标机器架构的机器码。
重写“翻译器”： 这个新的“翻译器”程序，本身是用我们设计的“增强版”语言写的。
关键一步： 我们现在用 第一步的超级简单解释器，来执行我们用“增强版”语言写的、并已经修改为能生成机器码的“翻译器”程序。
结果： 这个过程完成后，我们就得到一个 独立的、能够把我们设计的语言编译成机器码的编译器。这个编译器本身就是用我们设计的语言写的。
这就是自举（Bootstrapping）的精髓：
1. 用低级语言（汇编）写一个非常基础的编译器（或解释器）。
2. 用这个基础编译器，编译一个用目标语言写的、功能更强的编译器。
3. 用新编译出来的那个更强的编译器，再去编译自己（也就是刚才那个更强的编译器）。
这样，我们就可以一步步建立起一个完整的、用目标语言编写的编译器。
更现代一点的理解：
现在我们有了各种各样的编程语言和工具，这个过程会更顺滑：
1. C语言作为“基石”： 很多现代的编译器，比如 GCC（GNU Compiler Collection）或者 Clang，最初都是用C语言写的。C语言本身有现成的、成熟的编译器（比如早期的 GCC 也是用C写的，这就回到了 C 语言本身的自举问题，但 C 语言的自举已经解决了很多年了）。
2. 从C到新语言： 假设我们要写一个叫做 “Go” 的语言。
第一阶段： 我们用C语言写一个 Go语言的编译器。这个编译器只能将 Go 语言代码编译成 C 语言代码。
第二阶段： 然后，我们用现有的C编译器（比如 GCC）来编译我们写的那个 GotoC 编译器。这样我们就得到了一个能把Go转C的编译器。
第三阶段： 现在，我们可以用这个 GotoC 编译器，去编译我们用 Go语言 写的、新的、功能更完整的 Go 编译器（这个新的编译器已经能直接编译成机器码了）。
自举完成： 通过这个过程，我们最终得到了一个 用 Go 语言写的、能够直接编译 Go 语言代码到机器码的编译器。
总结一下编译自己的过程：
依赖链： 编译器的编译过程，本质上是建立了一个从低级到高级的依赖链。
自举： 利用已经存在的、更底层的工具（可能是汇编、C语言编译器、或者一个更早版本的、功能不全的本语言编译器），来编译出当前版本的、功能更强的本语言编译器。
迭代： 这个过程是迭代的，每一次成功自举，都意味着我们用目标语言写出来的编译器，功能更完善，也更独立。
这就像是，你想学习一门武功，但你现在只会一些基础的拳脚。你用这些基础拳脚，去跟一个师傅学了一点点内功心法。然后你用这些内功心法，再去找一个更厉害的师傅，学到更精妙的招式。最终，你练就了一身绝世武功，并且你所学的这些武功，都可以用你自己悟出的理论来解释和完善。
所以，编译器编译自己，不是什么魔法，而是一个通过层层递进、利用现有工具构建新工具的工程奇迹。这个过程充分体现了软件工程中的“自举”思想，也让我们看到了计算机科学发展中那种“前人栽树，后人乘凉”以及“创新驱动”的精神。
想象一下，我们想写一个新的编程语言，当然也得有个编译器来把我们用这新语言写的代码变成机器能懂的指令。那第一个编译器，谁来写？总不能一开始就得用那门新语言来写吧？这就陷入了循环。
编译器编译自己的“鸡生蛋”问题
这个问题在早期计算机科学发展中是个实际存在的难题。没有现成的工具，怎么创造工具？
解决办法就是“ bootstrapping”。简单说，就是从小处着手，一步步把一个更复杂的系统搭起来。
第一步：一个超级简单的“编译器”（或者说解释器）
最开始，我们需要一个非常非常基础的东西，它能理解并执行一点点代码。这个东西可能不是一个完整的编译器，更像是一个“解释器”的雏形，甚至只是一个能够把特定几条命令转换成机器码的小程序。
语言设计： 我们会设计一门极简的语言。这门语言的语法和特性会非常有限，比如只能做一些简单的算术运算、变量赋值、条件判断，甚至只能调用预先写好的少数几个底层函数（这些函数可能是用汇编语言直接写好的，汇编语言是离机器码最近的）。
解释器/翻译器： 用汇编语言或者更低级的语言，写一个能够理解这门极简语言的程序。这个程序的工作不是生成机器码文件，而是直接“执行”输入的极简语言代码。比如，你输入 `ADD R1, R2`，它就直接执行对应的机器码指令。
第二步：用极简语言写一个稍微复杂点的“翻译器”
有了这个基础的解释器，我们就可以用这门极简语言来写一个稍微强大一点的“翻译器”了。这个翻译器的目标是：接收我们用稍微复杂一点的语言（这个语言也还是我们正在设计的那个语言，但功能比极简语言多了）写的代码，然后把这些代码翻译成我们那门极简语言的代码。
扩展语言： 我们在设计语言时，会逐步增加一些新的特性，比如循环、更复杂的函数调用、数据结构等。
写第一个“编译器”的雏形： 现在，我们用这门“增强版”的语言，写一个程序。这个程序的功能是“把用增强版语言写的代码，转换成极简语言的代码”。
运行这个雏形： 我们用第一步写好的那个超级简单的解释器，来执行我们用增强版语言写的这个“翻译器”程序。这个翻译器程序就会把用户写的增强版语言代码，输出成极简语言代码。
解释执行： 最后，我们再用那个最基础的解释器，去解释执行这些极简语言代码。
这就有点像什么呢？就像我们用石头和木头，勉强造了一个简单的石斧。然后我们用这个石斧，砍更多的木头，打磨更精细的木头，制作一个更好的木斧。然后用木斧去砍更多的树，制作出更高级的工具。
第三步：让“翻译器”生成机器码
当我们的“翻译器”已经足够强大，能够处理大部分我们期望的语言特性，并且能够把代码翻译成那门极简语言，而那个极简语言的解释器又能跑起来的时候，我们就可以进一步了。
替换目标： 我们修改那个用“增强版”语言写的“翻译器”程序。让它的目标不再是输出极简语言代码，而是直接输出 目标机器架构的机器码。
重写“翻译器”： 这个新的“翻译器”程序，本身是用我们设计的“增强版”语言写的。
关键一步： 我们现在用 第一步的超级简单解释器，来执行我们用“增强版”语言写的、并已经修改为能生成机器码的“翻译器”程序。
结果： 这个过程完成后，我们就得到一个 独立的、能够把我们设计的语言编译成机器码的编译器。这个编译器本身就是用我们设计的语言写的。
这就是自举（Bootstrapping）的精髓：
1. 用低级语言（汇编）写一个非常基础的编译器（或解释器）。
2. 用这个基础编译器，编译一个用目标语言写的、功能更强的编译器。
3. 用新编译出来的那个更强的编译器，再去编译自己（也就是刚才那个更强的编译器）。
这样，我们就可以一步步建立起一个完整的、用目标语言编写的编译器。
更现代一点的理解：
现在我们有了各种各样的编程语言和工具，这个过程会更顺滑：
1. C语言作为“基石”： 很多现代的编译器，比如 GCC（GNU Compiler Collection）或者 Clang，最初都是用C语言写的。C语言本身有现成的、成熟的编译器（比如早期的 GCC 也是用C写的，这就回到了 C 语言本身的自举问题，但 C 语言的自举已经解决了很多年了）。
2. 从C到新语言： 假设我们要写一个叫做 “Go” 的语言。
第一阶段： 我们用C语言写一个 Go语言的编译器。这个编译器只能将 Go 语言代码编译成 C 语言代码。
第二阶段： 然后，我们用现有的C编译器（比如 GCC）来编译我们写的那个 GotoC 编译器。这样我们就得到了一个能把Go转C的编译器。
第三阶段： 现在，我们可以用这个 GotoC 编译器，去编译我们用 Go语言 写的、新的、功能更完整的 Go 编译器（这个新的编译器已经能直接编译成机器码了）。
自举完成： 通过这个过程，我们最终得到了一个 用 Go 语言写的、能够直接编译 Go 语言代码到机器码的编译器。
总结一下编译自己的过程：
依赖链： 编译器的编译过程，本质上是建立了一个从低级到高级的依赖链。
自举： 利用已经存在的、更底层的工具（可能是汇编、C语言编译器、或者一个更早版本的、功能不全的本语言编译器），来编译出当前版本的、功能更强的本语言编译器。
迭代： 这个过程是迭代的，每一次成功自举，都意味着我们用目标语言写出来的编译器，功能更完善，也更独立。
这就像是，你想学习一门武功，但你现在只会一些基础的拳脚。你用这些基础拳脚，去跟一个师傅学了一点点内功心法。然后你用这些内功心法，再去找一个更厉害的师傅，学到更精妙的招式。最终，你练就了一身绝世武功，并且你所学的这些武功，都可以用你自己悟出的理论来解释和完善。
所以，编译器编译自己，不是什么魔法，而是一个通过层层递进、利用现有工具构建新工具的工程奇迹。这个过程充分体现了软件工程中的“自举”思想，也让我们看到了计算机科学发展中那种“前人栽树，后人乘凉”以及“创新驱动”的精神。
网友意见
请用“自举”（bootstrap）关键字。显然知友们经常对这个问题感到好奇：
有没有能自我编译的语言？ - 编程语言计算机编程语言必须能够自举吗? - 计算机科学
编译器的自举原理是什么？ - 编译原理
程序是通过编译器编译才能执行的，那么编译器又是怎么通过编译或者说怎么执行自己本身的呢？ - 程序
第一个 C 语言编译器是用什么语言编写的？ - 编程语言
C编译器用什么语言写的？ - C（编程语言）
C语言编译器为什么能够用C语言编写？ - 编程语言
既然gcc是用c语言写的，那么我们是怎么编译gcc的? - 编译器
Haskell的编译器GHC是Haskell写的吗？ - 编程语言
据说 Sun 自己提供的 Java 编译器是用 Java 写的，那么，谁来编译 Java 编译器？ - 编程
用 JavaScript 写成的 JavaScript 解释器，意义是什么？ - 编程语言
一个编程语言有可能自己解释自己嘛？ - 程序设计语言理论
计算机高级语言是用什么编写出来的？ - 编程
编译器是用什么语言写的？ - 编程
写程序需要编译器，编译器是程序，输入输出也需要驱动，驱动也是程序，那么第一个在电子计算机运行的程序是怎么产生的？ - 编程
类似的话题
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