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コンパイラ - Wikipedia コンテンツにスキップ

コンパイラ

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曖昧さ回避 この項目こうもくでは、コンピュータプログラムにおけるコンパイラについて説明せつめいしています。麻宮あさみや騎き亜あ作さくの漫画まんがについては「Compiler」をご覧らんください。
プログラムの実行じっこう
一般いっぱん的てきな概念がいねん
コードの種類しゅるい
コンパイル戦略せんりゃく
有名ゆうめいなランタイム
有名ゆうめいなコンパイラとツールチェーン
ソフトウェア開発かいはつ
中心ちゅうしんとなる活動かつどう
パラダイムとモデル
方法ほうほう論ろんとフレームワーク
開発かいはつ支援しえん
プラクティス
ツール
標準ひょうじゅんと機関きかん
用語ようご集しゅう

コンパイラ（英えい: compiler）は、高水準こうすいじゅん言語げんごで書かかれたコンピュータプログラムを、 コンピュータが実行じっこうや解釈かいしゃくできる形式けいしきに、一括いっかつして（※[1]）変換へんかんするソフトウェア[2]。

概説がいせつ

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コンパイラの技術ぎじゅつ書しょのバイブルとされるAlfred V.Aho（アルフレッド・エイホ）著ちょ Compilers, Principles, Techniques, and Tools（通称つうしょう「ドラゴンブック」[注釈ちゅうしゃく 1]）の第だい1章しょう1節せつの冒頭ぼうとうに、コンパイラとはそもそも何なにかということについて説明せつめいが掲載けいさいされており、そこには「簡潔かんけつに言いうと、コンパイラとは、ある言語げんご（プログラミング言語げんご）で書かかれたプログラム（ソースプログラム）を読よみ、それを別べつの言語げんごで書かかれた等価とうかのプログラム（ターゲットプログラム）へと翻訳ほんやく（translate）するプログラムである。」と書かかれており、さらに続つづけて「コンパイラは、ソースプログラムに含ふくまれるエラーをユーザに報告ほうこくするという重要じゅうようなことを翻訳ほんやくの1プロセスとして行おこなう。」という説明せつめいも加くわえている[3]。

英語えいごの動詞どうしで、あるプログラム言語げんごで書かかれたコードを別べつの言語げんごで書かかれたコードに変換へんかんすることを"compile"（コンパイル）といい、コンパイラとはその変換へんかんを一括いっかつして（※[1] ）行おこなうコンピュータプログラムのことである。インタプリタとよく対比たいひされる。

（なお、上うえでは「ソースプログラム」「ターゲットプログラム」という古典こてん的てき用語ようごを含ふくむ説明せつめい文ぶんを紹介しょうかいしたが、最近さいきんの技術ぎじゅつ用語ようごでは、変換へんかんされる前まえのプログラムを「ソースコード」と呼よび、変換へんかん後ごの機械きかい語ごあるいは中間ちゅうかん言語げんごのプログラムなどを「オブジェクトコード」と呼よぶ[4]傾向けいこうがある。また機械きかい語ごは二に進数しんすうで書かかれているので近年きんねんでは「バイナリコード」ということもある。）

よくあるのは、高水準こうすいじゅん言語げんごで書かかれたプログラムを、コンピュータのプロセッサ[5]が直接ちょくせつ実行じっこうできる機械きかい語ごあるいはアセンブリ言語げんごのような低てい水準すいじゅん言語げんごあるいは元もとのプログラムよりも"低ひくいレベル"のコード（例たとえばバイトコードなどの仮想かそう機械きかい向むけ中間ちゅうかん言語げんごあるいは中間ちゅうかん表現ひょうげん）に変換へんかんするものである。

コンパイラを俯瞰ふかんしてみると、この世よには圧倒あっとうされるほど多た種類しゅるいのコンパイラがある[3]。というのは、ソースコード（ソースプログラム）の記述きじゅつに使つかわれるプログラミング言語げんごだけに着目ちゃくもくしても、FORTRANなど歴史れきしの古ふるい言語げんごから始はじまり近年きんねん勃興ぼっこうしてきている言語げんごまで含ふくめると数すう千せんにもおよぶプログラミング言語げんごがあり、他方たほう、オブジェクトコード（ターゲットプログラム）の記述きじゅつに使つかわれる言語げんごのほうに着目ちゃくもくしても、種類しゅるいがやはり非常ひじょうに多おおく、ソースコードの言語げんごとは別べつの言語げんごであるかも知しれないし[注釈ちゅうしゃく 2]、（あるいは中間ちゅうかん言語げんごであるかも知しれないし）、あるいは機械きかい語ごであるかも知しれないからであり、その機械きかい語ごもマイクロプロセッサを用もちいたコンピュータのものからスーパーコンピュータのものまであり多種たしゅ多様たようだからである[3]。

またコンパイラの種類しゅるいには、シングルパス（ワンパスとも。1回かいで変換へんかん作業さぎょうを完了かんりょうできるもの）、マルチパス（en:Multi-pass compiler。複ふく数すう回かいの作業さぎょうが必要ひつようだが、主しゅ記憶きおくが少すくなくても動うごくもの）、ロード・アンド・ゴー（変換へんかんしてすぐに実行じっこうを開始かいしするもの）、デバッグ用もちい、最適さいてき化か用ようなどの種類しゅるいもある[3]。　→#分類ぶんるいの節ふしで説明せつめい

またコンパイルを使つかったコンパイル作業さぎょうは、ひとつのプログラムとして動作どうさする全すべてのコードをいっぺんにコンパイルするのではなく、モジュール毎ごとなどに分わけてコンパイルし（「分割ぶんかつコンパイル」）、ライブラリなどはあらかじめコンパイルされているものと合あわせて、実行じっこうするようにすることも多おおい[6]。この場合ばあい、コンパイラはリロケータブルバイナリを出力しゅつりょくし、実行じっこう可能かのうファイルの生成せいせいにはリンケージエディタが必要ひつようであり、さらに動的どうてきリンクで実行じっこうする場合ばあいはダイナミックリンカ／ローダ（ローダの一種いっしゅ）も必要ひつようである。

なお、「コンパイラ（言語げんご） / インタプリタ（言語げんご）」という2分ふん法的ほうてきな分類ぶんるいは、Java登場とうじょう以前いぜんでは一般いっぱん的てきで適切てきせつだったが、近年きんねんでは適切てきせつでないことも増ふえている。開発かいはつ環境かんきょうなどでは、コンパイルした後のちに実行じっこうするというような手続てつづきを1コマンドで行おこなえるものも増ふえている。そして、Java以降いこうはインタプリタでも実行じっこう時じコンパイラなどの技術ぎじゅつの利用りようがさかんになってきており、古典こてん的てきな意味いみでの「コンパイラ」と「インタプリタ」の中なか間あいだ的てきな性質せいしつのツール（プログラム）も増ふえてきているからである。

なお英語えいごの「compile」はもともと「編集へんしゅうする」「編纂へんさんする」という意味いみの英語えいごであり[7][8]、「compiler」というのは「編集へんしゅう者しゃ」という意味いみの英語えいごである[9][10][11][12]。

歴史れきし

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1940年代ねんだいまで、コンピュータのプログラミングは機械きかい語ごで直接ちょくせつ行おこなわれていた。プログラムを指さして「コード」（英語えいごでは暗号あんごうを意味いみする）と呼よぶのは、知しらない人間にんげんには機械きかい語ごは全まったく意味いみのわからない数値すうちの羅列られつだからである。しかし、（人間にんげんにとって比較的ひかくてき理解りかいのしやすい）十進法じっしんほうの数字すうじで書かかれたアドレスを内部ないぶ表現ひょうげんの二進法にしんほうに変換へんかんする、といったプログラムならばEDSAC（1940年代ねんだい末まつに登場とうじょうした、イギリスのマシン）において既すでに存在そんざいしていた。（つまり、この段階だんかいで、アセンブラのごく一部いちぶの機能きのうに限かぎれば、実現じつげんしていたことになる）

機械きかい語ごでのプログラミングは言いうに及およばず、アセンブリ言語げんごを用もちいても、プログラミングというのは面倒めんどうな作業さぎょうである。そういった低てい水準すいじゅん言語げんごから、人間にんげんがより扱あつかいやすい高水準こうすいじゅん言語げんごが徐々じょじょに求もとめられるようになった。また、機械きかいの詳細しょうさいが抽象ちゅうしょう化かされることにより、高水準こうすいじゅんなプログラミング言語げんごで書かかれた同一どういつのソースコードを元もとに、詳細しょうさい仕様しようが異ことなる機械きかいでも動うごくプログラムを生成せいせいできる、という利点りてんもあった。1950年代ねんだい末まつまでに、プログラミング言語げんごがいくつか提案ていあんされ、実験じっけん的てきなコンパイラがいくつか開発かいはつされた。

世界せかい初はつのコンパイラについては、1952年ねんにグレース・ホッパーが書かいたA-0 Systemだとされることもある。だが一般いっぱん的てきには1957年ねんにIBMのジョン・バッカスのチームが開発かいはつしたFORTRANコンパイラが世界せかい初はつの完全かんぜんなコンパイラであるとされている。一般いっぱん的てきなコンパイラの開発かいはつでは、まず動うごくものを作つくってから最適さいてき化かの機能きのうが付つけ加くわえられるが、最初さいしょのFORTRANコンパイラでは、コンパイラが実用じつようになることを示しめすために、最初さいしょから最適さいてき化かに労力ろうりょくが向むけられた。

1960年ねんの、ホッパーらによるCOBOLは複数ふくすうのアーキテクチャ上うえでコンパイル可能かのうとなった言語げんごの最初さいしょ期きの1つである。

様々さまざまなアプリケーション領域りょういきで、高水準こうすいじゅん言語げんごというアイデアは素早すばやく浸透しんとうしていった。機能きのうが拡張かくちょうされたプログラミング言語げんごが次々つぎつぎと提案ていあんされ、コンピュータのアーキテクチャそのものも複雑ふくざつ化かしていったため、コンパイラはどんどん複雑ふくざつ化かしていった。

初期しょきのコンパイラはアセンブリ言語げんごで書かかれていた。世界せかい初はつの「セルフホスティングコンパイラ」は、1962年ねんにマサチュまさちゅーセッツ工科大学せっつこうかだいがくの Hart と Levin が開発かいはつしたLISPである[13]。1970年代ねんだいには、特とくにPascalやC言語げんごなどにおいて、コンパイル対象たいしょう言語げんごでコンパイラを書かくことが一般いっぱん化かした。さらにより高水準こうすいじゅんの言語げんごのコンパイラは、PascalやC言語げんごで実装じっそうすることも多おおい。セルフホスティング・コンパイラの構築こうちくには、ブートストラップ問題もんだいがつきまとう。すなわち、コンパイル対象たいしょう言語げんごで書かかれたコンパイラを最初さいしょにコンパイルするには、別べつの言語げんごで書かかれたコンパイラが必要ひつようになる。Hart と Levin の LISPコンパイラではコンパイラをインタプリタ上じょうで動作どうささせてコンパイルを行おこなった。

分類ぶんるい

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機械きかい語ごにコンパイルするコンパイラもあれば、そうでないコンパイラ（後述こうじゅつ）もある。機械きかい語ごコードのことを、ハードウェアであるプロセッサの生せいのコード、というような意味いみでネイティブコードなどと言いうことがあり、機械きかい語ごにコンパイルするコンパイラのことをネイティブコンパイラと言いうことがある。

コンパイラに限かぎらず、入力にゅうりょくと出力しゅつりょくを持もつあらゆる変換へんかん系けいは、入力にゅうりょくの種類しゅるいがm種類しゅるい、出力しゅつりょくの種類しゅるいがn種類しゅるいあるとすると、m×n種類しゅるいがあることになる。コンパイラの場合ばあい、プログラミング言語げんごがm種類しゅるい、コード生成せいせいの対象たいしょうとなる命令めいれいセットアーキテクチャがn種類しゅるい、といったような感かんじになるわけであり、入力にゅうりょく側がわをフロントエンド、出力しゅつりょく側がわをバックエンドと言いうが、中間ちゅうかん表現ひょうげんの設計せっけいいかんでは、残のこりの中なか間あいだ処理しょりの部分ぶぶん、特とくに重要じゅうような部分ぶぶんであるコンパイラ最適さいてき化かを共有きょうゆうできるため、1980年代ねんだい以降いこうに基本きほん設計せっけいが為なされたGCCやCOINSやLLVMなどでは、そのようにして多言たげん語ご・多たターゲットに対応たいおうしている。

汎用はんようOSなど、開発かいはつ環境かんきょうと同おなじ環境かんきょうで目的もくてきプログラムも動作どうささせるような開発かいはつを「セルフ開発かいはつ」と言いい、セルフ開発かいはつのコンパイラを「セルフコンパイラ」という。それに対たいし、開発かいはつ環境かんきょうとは別べつの環境かんきょうで実行じっこうするような開発かいはつを「クロス開発かいはつ」といい、そのためのコンパイラをクロスコンパイラという。OSカーネル自身じしんのコンパイルなどは、カーネル自身じしんの実行じっこう環境かんきょうは、そのOSではなくベアメタルであるという意味いみではある種しゅのクロスコンパイルのようなものであるし、新あたらしいコンピュータシステムのための環境かんきょうを最初さいしょに作つくるにはクロス開発かいはつの必要ひつようがある。あるいは、組くみ込こみシステムやPDAなど、それ自体じたいが開発かいはつ環境かんきょうを動作どうささせるだけの機能きのうや性能せいのうを持もたない場合ばあい、といったものもある。

いわゆるネイティブコードではなく中間ちゅうかんコードを生成せいせいし、さらに別べつのコンパイラに処理しょりを任まかせたり、別べつのインタプリタによって実行じっこうしたりするものもある。これを中間ちゅうかんコードコンパイラ、バイトコードコンパイラなどと呼よぶ。またそのバイトコードを解釈かいしゃく実行じっこうする処理しょり系けいをバイトコードインタプリタなどと呼よぶ。

ワンパスとマルチパス

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コンパイラは様々さまざまな処理しょりの集合しゅうごう体たいであり、初期しょきのコンピュータではメモリ容量ようりょうが不十分ふじゅうぶんであったため、一いち度どに全すべての処理しょりを行おこなうことができなかった。このためコンパイラを複数ふくすうに分割ぶんかつし、ソースコードや何なんらかの中間ちゅうかん的てきな表現ひょうげんに何なん度ども処理しょりを施ほどこすことで解析かいせきや変換へんかんを行おこなっていた。

一回いっかいでコンパイルが可能かのうなものをワンパスコンパイラと呼よび、一般いっぱんにマルチパスコンパイラよりも高速こうそくで扱あつかいやすい。Pascalなど、多おおくの言語げんごはワンパスでコンパイルできるよう意図いとして設計せっけいされている。

言語げんごの設計せっけいによっては、コンパイラがソースコードを複ふく数すう回かい読よみ込こむ必要ひつようがある。たとえば、20行ぎょう目めに出現しゅつげんする宣言せんげん文ぶんが10行ぎょう目めの文ぶんの変換へんかんに影響えいきょうを与あたえる場合ばあいがある。この場合ばあい、一回いっかい目めのパス（読よみ込こみ）で影響えいきょうを受うける文ぶんの後のちにある宣言せんげんに関かんする情報じょうほうを集あつめ、二に回かい目めのパスで実際じっさいの変換へんかんを行おこなう。

ワンパスの欠点けってんは、高こう品質ひんしつのコードに欠かかせない最適さいてき化かを行おこないにくいという点てんが挙あげられる。最適さいてき化かコンパイラが何なん回かい読よみ込こみを行おこなうかというのは決きまっていないが、最適さいてき化かの各かくフェーズで同おなじ式しきや文ぶんを何なん度ども解析かいせきすることもあるし、一いち回かいしか解析かいせきしない箇所かしょもある。

コンパイラを小ちいさなプログラムに分割ぶんかつする手法しゅほうは、研究けんきゅうレベルでよく行おこなわれる。プログラムの正当せいとう性せいの判定はんていは、対象たいしょうプログラムが小ちいさいほど簡単かんたんなためである。

ネイティブコンパイラの他ほかにも以下いかのような、「ネイティブの機械きかい語ご」以外いがいをターゲットとするコンパイラ（ないしトランスレータ）がある。

  • 何なんらかの高水準こうすいじゅん言語げんごから、何なんらかの高水準こうすいじゅん言語げんごに変換へんかんする「トランスレータ」。「トランスコンパイラ」などという語かたりもある。たとえば、OpenMPなどの自動じどう並列へいれつ化かコンパイラは並列へいれつ化かが明示めいじされていないプログラムを、並列へいれつ化かを明示めいじしたプログラムに変換へんかんする。または、FORTRANの DOALL 文ぶんなど何なんらかの言語げんご構文こうぶんを変換へんかんする。
  • ステージコンパイラ（Stage Compiler）は何なんらかの理論りろん上じょうのマシンのアセンブリ言語げんごを出力しゅつりょくする。たとえば、一部いちぶのPrologでそのような実装じっそうがなされている。[要よう出典しゅってん]Java や Python のバイトコードコンパイラもステージコンパイラの一種いっしゅと言いえる。
  • Java や Smalltalk やマイクロソフトの共通きょうつう中ちゅう間あいだ言語げんごシステムで使つかわれているJITコンパイラ。コンパイラはいったん中間ちゅうかん表現ひょうげんを生成せいせいし、実行じっこう時じに中間ちゅうかん表現ひょうげんがターゲットの機械きかい語ごにコンパイルされる。

コンパイラ言語げんご

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もっぱらその言語げんごの処理しょり系けいがコンパイラとして実装じっそうされる言語げんごを「コンパイラ言語げんご」などと言いい、インタプリタとして実装じっそうされる言語げんごを「インタプリタ言語げんご」などと言いうこともあるが、実験じっけん的てきな実装じっそうまで含ふくめればどちらもある言語げんごも多おおい。Microsoft Visual Studioに付属ふぞくするF#/C# Interactiveのように、対話たいわ環境かんきょうで入力にゅうりょくしたプログラムを、コンパイラで共通きょうつう中ちゅう間あいだ言語げんご（中間ちゅうかん表現ひょうげん）にコンパイルし、さらに共通きょうつう言語げんごランタイム（仮想かそう機械きかい）上じょうでネイティブコードにJITコンパイルしてインタプリタ的てきに実行じっこうする、というような処理しょり系けいもある。JavaやMicrosoft Visual Basicのように、登場とうじょう当初とうしょはインタプリタ方式ほうしきだったが、のちにネイティブコードへのJITコンパイルやAOTコンパイルをサポートするようになった言語げんごもある。

Common Lispなど言語げんごによっては、実装じっそうにコンパイル機能きのうを含ふくむことを義務ぎむとする仕様しようもある(ただし、Common Lisp仕様しようは解釈かいしゃく実行じっこうの処理しょり系けいを禁止きんししているのではない)。また、インタプリタの実装じっそうが容易よういでコンパイラの実装じっそうが困難こんなんな言語げんごもある（APL、SNOBOL4など）。メタプログラミングの利用りよう、特とくに文字もじ列れつをevalすることは、インタプリタ方式ほうしきでは造作ぞうさくないことだが、コンパイラ方式ほうしきでは実行じっこう環境かんきょうにコンパイラ自体じたいが必要ひつようとなる（動的どうてきプログラミング言語げんごも参照さんしょう）。

ハードウェア・コンパイラ

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ハードウェア記述きじゅつ言語げんごの処理しょり系けい（合成ごうせい系けい）を、ハードウェアコンパイラとかシリコンコンパイラなどと呼よぶことがある。

コンパイルのタイミング

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コンパイルをアプリケーションの実行じっこう時じに行おこなうか、実行じっこう前まえに行おこなうかで2つに分わかれる。

教育きょういく用ようコンパイラ

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コンパイラ構築こうちくとコンパイラ最適さいてき化かは、大学だいがくでの計算けいさん機き科学かがくや情報じょうほう工学こうがくのカリキュラムの一部いちぶとなっている。そのようなコースでは適当てきとうな言語げんごのコンパイラを実際じっさいに作つくらせることが多おおい。文書ぶんしょが豊富ほうふな例れいとしてはニクラウス・ヴィルトが1970年代ねんだいに教育きょういく用ように設計せっけいし、教科書きょうかしょ中ちゅうで示しめした PL/0 がある[14]。PL/0 は単純たんじゅんだが、教育きょういく目的もくてきにかなった基本きほんが学まなべるようになっている。PL/0 はPascalで書かかれていた。ヴィルトによる教科書きょうかしょは何なん度どか改訂かいていされており、1996年ねんの版はんではOberonでOberonのサブセットOberon-0を実装じっそうしている。

  1. 段階だんかい的てき改良かいりょうによるプログラム開発かいはつ[リンク切きれ]の採用さいよう
  2. 再帰さいき下降かこう構文こうぶん解析かいせきの採用さいよう
  3. 拡張かくちょうBNF記法きほうによる文法ぶんぽう記述きじゅつの採用さいよう
  4. Pコードの採用さいよう
  5. ブートストラップ問題もんだいをT図式ずしき（en:Tombstone diagram）で形式けいしき的てきに記述きじゅつ

インタプリタとの違ちがい

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もともとは、コンパイラはしばしばインタプリタと対比たいひされてきたものである。コンパイラは、生成せいせいされた機械きかい語ごプログラムなどの実行じっこうは行おこなわないが、一度いちどコンパイルすればコンパイラを使つかわずに何なん度ども実行じっこうできるという利点りてんがある。しかし、インタプリタは、バイナリの実行じっこうファイルは生成せいせいせず、実行じっこうするときに常つねに必要ひつようだが、プログラムを作つくったらすぐに実行じっこうできるという利点りてんがある[15][16]。

しくみと設計せっけい

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コンパイラは、概念的がいねんてきに言いうと、一般いっぱんに次つぎのようなフェーズ（phase(s)、段階だんかい）に従したがい処理しょりを行おこなう[17] [18]。

通常つうじょう、次つぎのような入いれ・出力しゅつりょく図ずで説明せつめいされる。[17] 

ソースプログラム（ソースコード）
    ↓
字句じく解析かいせき器き 
    ↓
構文こうぶん解析かいせき器き
    ↓
セマンティック解析かいせき器き
    ↓
中間ちゅうかんコード生成せいせい器き
    ↓
コード最適さいてき化か器き
    ↓
コード生成せいせい器き
    ↓
ターゲットプログラム（オブジェクトコード）

太字ふとじで表記ひょうきしたものがコンパイラの中なかに含ふくまれている部分ぶぶん（コンパイラの部品ぶひん）である。つまり、まず字句じく解析かいせき器き（字句じく解析かいせき部ぶ）がソースコードを読よみ込こみトークンに分解ぶんかいし、次つぎに構文こうぶん解析かいせき器き（構文こうぶん解析かいせき部ぶ）がトークン列れつからプログラムの構文こうぶん木きを構築こうちくし、次つぎにセマンティック解析かいせき器き（意味いみ解析かいせき器き）が意味いみ論ろん的てきな解析かいせきを行おこない、次つぎに中間ちゅうかんコード作成さくせい器きが中間ちゅうかんコードを生成せいせいし、次つぎに最適さいてき化か器きがコードの最適さいてき化かを行おこない、最後さいごにコード生成せいせい器うつわが最終さいしゅう的てきなターゲットプログラム（オブジェクトコード）[注釈ちゅうしゃく 3]を生成せいせいする。

なお、コンパイラの作成さくせいに関かんすることだが、字句じく規則きそくから字句じく解析かいせき器きを生成せいせいするlex[19]、構文こうぶん規則きそくから構文こうぶん解析かいせき器きを生成せいせいするパーサジェネレータ[20]というプログラムがあり、広ひろく実用じつよう的てきに使つかわれている。つまりコンパイラのプログラムの一部分いちぶぶんを自動的じどうてきに書かいてくれるようなプログラムがすでにあり、それのおかげで全部ぜんぶ人力じんりきで書かくようなことはしないで済すむ。（なお、コンパイラ全体ぜんたいを生成せいせいするコンパイラジェネレータも研究けんきゅうされているものの、広ひろく実用じつように使つかわれるには至いたっていない。）

コンパイラ設計せっけい手法しゅほうは処理しょりの複雑ふくざつさ、設計せっけい者しゃの経験けいけん、利用りよう可能かのうなリソース（人間にんげんやツール）に影響えいきょうされる。

コンパイル処理しょりの分割ぶんかつを採用さいようしたのはカーネギーメロン大学だいがくでの Production Quality Compiler-Compiler Project であった。このプロジェクトでは、「フロントエンド」、「ミドルエンド」（今日きょうでは滅多めったに使つかわれない）、「バックエンド」という用語ようごが生うみ出だされた。

非常ひじょうに小ちいさなコンパイラ以外いがい、今日きょうでは2段階だんかい（2フェーズ）以上いじょうに分割ぶんかつされている。しかし、どういったフェーズ分わけをしようとも、それらフェーズはフロントエンドかバックエンドの一部いちぶと見みなすことができる。フロントエンドとバックエンドの分割ぶんかつ点てんはどこかというのは論争ろんそうの種たねにもなっている。フロントエンドでは主おもに文法ぶんぽう的てきな処理しょりと意味いみ論ろん的てきな処理しょりが行おこなわれ、ソースコードよりも低ていレベルな表現ひょうげんに変換へんかんする処理しょりが行おこなわれる。

ミドルエンドはソースコードでも機械きかい語ごでもない形式けいしきに対たいして最適さいてき化かを施ほどこすフェーズとされる。ソースコードや機械きかい語ごと独立どくりつしているため、汎用はんよう的てきな最適さいてき化かが可能かのうとされ、各種かくしゅ言語げんごや各種かくしゅプロセッサに共通きょうつうの処理しょりを行おこなう。

バックエンドはミドルエンドの結果けっかを受うけて処理しょりを行おこなう。ここでさらなる解析かいせき・変換へんかん・最適さいてき化かを特定とくていのプラットフォーム向むけに行おこなう場合ばあいもある。そして、特定とくていのプロセッサやOS向むけにコードを生成せいせいする。

このフロントエンド/ミドルエンド/バックエンドという分割ぶんかつ法ほうを採用さいようすることにより、異ことなるプログラミング言語げんご向むけのフロントエンドを結合けつごうしたり、異ことなるCPU向むけのバックエンドを結合けつごうしたりできる。この手法しゅほうの具体ぐたい例れいとしてはGNUコンパイラコレクションや Amsterdam Compiler Kit、LLVM がある。これらは複数ふくすうのフロントエンドと複数ふくすうのバックエンドがあり、解析かいせき部ぶを共有きょうゆうしている。

フロントエンド

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フロントエンドはソースコードを分析ぶんせきして、中間ちゅうかん表現ひょうげんまたは IR と呼よばれるプログラムの内部ないぶ表現ひょうげんを構築こうちくする。また、シンボルテーブルを管理かんりし、ソースコード内ないの各かくシンボルに対応たいおうしたデータ構造こうぞうに位置いち情報じょうほう、型かた情報じょうほう、スコープなどの情報じょうほうを格納かくのうする。このような処理しょりはいくつかのフェーズで実施じっしされる。たとえば以下いかのようなフェーズがある。

  1. 行くだり再さい構築こうちく(Line reconstruction) - キーワードにストロッピング（英語えいご版ばん）を施ほどこす場合ばあいや識別子しきべつしに空白くうはくを挿入そうにゅう可能かのうな場合ばあい、字句じく解析かいせきの前まえに入力にゅうりょく文字もじ列れつを「正規せいき化か」する必要ひつようがある。1960年代ねんだいの一般いっぱん的てきなトップダウンの再帰さいき下降かこう型がたの表おもて駆動くどう構文こうぶん解析かいせきでは、ソースコードを一度いちど読よみ込こむだけでトークン化かのフェーズは不要ふようだった。ストロッピングを行おこなう言語げんごとしては、Atlas Autocode（英語えいご版ばん）、Edinburgh IMP（英語えいご版ばん）、一部いちぶのALGOL処理しょり系けいなどがあり、これらは「行こう再さい構築こうちく」フェーズを持もっている。ストロッピングとは、キーワードに何なんらかの記号きごうをつけることでキーワードとして使つかわれている文字もじ列れつを予約よやく語ごとせず、同おなじ文字もじ列れつを変数へんすう名めいやサブルるーチン名ちんめいに利用りようできるようにしたものである。たとえば、シングルクオートでキーワードを囲かこむとか、%記号きごうを先頭せんとうにつけるなどの記法きほうがある。
  2. 字句じく解析かいせき - ソースコードの文字もじ列れつを、「トークン」と呼よばれる、言語げんご的てきに意味いみのある最小さいしょう単位たんいに分割ぶんかつする。各かくトークンは最小さいしょう構成こうせい要素ようそであり、たとえばキーワード、識別子しきべつし、シンボル名めい、「10」や「365」のような数かず、などである[21]。トークンは一般いっぱんに正規せいき言語げんごに従したがうため、正規せいき表現ひょうげんを解釈かいしゃくする有限ゆうげんオートマトンで認識にんしきできる[22]。字句じく解析かいせきを行おこなうソフトウェアを字句じく解析かいせき器き（lexical analyzer）と呼よぶ。
  3. プリプロセッサ - コンパイル前まえの全ぜん処理しょりを行おこなうもの。マクロを実装じっそうや、定数ていすうの定義ていぎ、ヘッダファイルの読よみ込こみに使つかわれる。一般いっぱんにこのフェーズは構文こうぶん解析かいせきや意味いみ解析かいせきの前まえに行おこなわれる。プリプロセッサはトークンを操作そうさするものであって、構文こうぶんを考慮こうりょしない[23]。だから、C言語げんごなどでは、プリプロセッサでマクロを実装じっそうできるが、LISPのような言語げんごでは構文こうぶん解析かいせき後ごにマクロを置おき換かえる必要ひつようがあり、プリプロセッサは使つかわれない。
  4. 構文こうぶん解析かいせき - トークン列れつを解析かいせきし、プログラムの構造こうぞうを明あきらかにする。このフェーズで構文こうぶん木きが構築こうちくされ、単たんなるトークンの列れつだったプログラムにその言語げんごの文法ぶんぽうを定義ていぎした形式けいしき文法ぶんぽうの規則きそくを適用てきようすることで木き構造こうぞうを生成せいせいする[24][25]。構文こうぶん木きは、この後のちの工程こうていで解析かいせきされ、強化きょうかされ、変換へんかんされる。
  5. 意味いみ解析かいせき（英語えいご版ばん） - 構文こうぶん木きの要素ようそに意味いみを追加ついかし、シンボルテーブルを作成さくせいする。型かたチェック（データ型がたなどを間違まちがっていないかのチェック）や、変数へんすうや関数かんすうの定義ていぎと参照さんしょう箇所かしょを結むすびつける処理しょり、既定きてい値ち代入だいにゅう（自動じどう変数へんすうの初期しょき化か）、意味いみ的てきに不正ふせいなプログラムを検出けんしゅつして通知つうちするなどの処理しょりが行おこなわれる。[22]意味いみ解析かいせきには完全かんぜんな構文こうぶん木きが必要ひつようであり、理論りろん上じょう構文こうぶん解析かいせきとコード生成せいせいの間あいだに行おこなわなければならない。もちろんコンパイラの実装じっそうによってはこれらを一いち度どに行おこなうこともある。

バックエンド

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「バックエンド」という用語ようごは「コード生成せいせい」という用語ようごと混同こんどうされることが多おおい。アセンブリ言語げんごコードを生成せいせいするという意味いみで機能きのう的てきにも類似るいじしているためである。書籍しょせきによっては、バックエンドの汎用はんよう解析かいせきフェーズと最適さいてき化かフェーズを「ミドルエンド」と称しょうしてマシン依存いぞんのコード生成せいせい部ぶと区別くべつすることがある。

バックエンドに含ふくまれる主おもなフェーズは以下いかの通とおりである。

  1. 解析かいせき部ぶ - 入力にゅうりょくから生成せいせいされた中なか間あいだ表現ひょうげんを使つかって各種かくしゅ情報じょうほうを収集しゅうしゅうする。主おもな解析かいせきとしてUD連鎖れんさを構築こうちくするデータフロー解析かいせき、依存いぞん関係かんけい解析かいせき、エイリアス解析かいせき、ポインタ解析かいせき、エスケープ解析かいせきなどがある。正確せいかくな解析かいせきによってコンパイラ最適さいてき化かが可能かのうとなる。また、コールグラフや制御せいぎょフローグラフがここで作つくられることが多おおい。
  2. 最適さいてき化か - 中間なかま表現ひょうげんを機能きのう的てきには等価とうかだがより「ベター」な形式けいしきに変換へんかんする。主おもな最適さいてき化か手法しゅほうとしてインライン展開てんかい、デッドコード削除さくじょ、定数ていすう伝播でんぱ、ループ変換へんかん、レジスタ割わり当あて、自動じどう並列へいれつ化かなどがある[26]。
  3. コード生成せいせい - 実際じっさいに出力しゅつりょくする機械きかい語ごやバイトコードを生成せいせいする。ここでリソースや記憶きおく装置そうちの割わり当あてが決定けっていされる。たとえば、どの変数へんすうをレジスタに格納かくのうし、どの変数へんすうをメモリに格納かくのうするか、どの命令めいれいをどういう順番じゅんばんで実行じっこうするかをアドレッシングモードなどをセシィ-ウルマン法ほうなどを用もちいて決定けっていする。

コンパイラ解析かいせきとは、コンパイラ最適さいてき化かの前まえに行おこなわれる処理しょりで、両者りょうしゃは密接みっせつな関係かんけいがある。たとえば依存いぞん関係かんけい解析かいせきはループ変換へんかん実施じっしに重要じゅうような意味いみを持もつ。

さらに、コンパイラ解析かいせきと最適さいてき化かの範囲はんいは様々さまざまであり、基本きほん的てきなブロック単位たんいの場合ばあいからプロシージャや関数かんすうレベル、さらにはプロシージャの垣根かきねを超こえてプログラム全体ぜんたいを対象たいしょうとすることもある。広範囲こうはんいを考慮こうりょするコンパイラほど最適さいてき化かに用もちいることができる「ヒント」が増ふえ、結果けっかとしてより良よいコードを生成せいせいする可能かのう性せいがある。しかし、広範囲こうはんいを考慮こうりょする解析かいせきや最適さいてき化かはコンパイル時間じかんやメモリ消費しょうひのコストが大おおきい。これは特とくにプロシージャ間あいだの解析かいせきや最適さいてき化かを行おこなう場合ばあいに顕著けんちょである。

最近さいきんの商用しょうようコンパイラはプロシージャ間あいだ解析かいせき/最適さいてき化かを備そなえているのが普通ふつうである（IBM、SGI、インテル、マイクロソフト、サン・マイクロシステムズなど）。オープンソースのGCCはプロシージャ間あいだ最適さいてき化かを持もたない点てんが弱点じゃくてんだったが、これも改善かいぜんされつつある。他たのオープンソースのコンパイラで完全かんぜんな最適さいてき化かを行おこなうものとしてOpen64がある。

コンパイラ解析かいせきと最適さいてき化かには時間じかんと空間くうかんが必要ひつようとなるため、コンパイラによってはデフォルトでこれらのフェーズを省略しょうりゃくするものもある。この場合ばあい、ユーザーはオプションを指定していして明示めいじ的てきに最適さいてき化かを指示しじしなければならない。

簡単かんたんな例れい

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以下いかのプログラムは中置ちゅうち記法きほうで入力にゅうりょくされた四則しそく演算えんざんを逆ぎゃくポーランド記法きほうを経へて、独自どくじの中なか間あいだ表現ひょうげんにコンパイルするC言語げんごで書かかれた非常ひじょうに単純たんじゅんなワンパス・コンパイラである。このコンパイラは中置ちゅうち記法きほうを逆ぎゃくポーランド記法きほうにコンパイルすると共ともに、ある種しゅのアセンブリ言語げんごにもコンパイルする。再帰さいき下降かこう型がたの戦略せんりゃくを採用さいようしている。このため、各かく関数かんすうが文法ぶんぽうにおける各かく非終端ひしゅうたん記号きごうに対応たいおうしている。 

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define MODE_POSTFIX     0
#define MODE_ASSEMBLY    1

char    lookahead;
int     pos;
int     compile_mode;
char    expression[20+1];

void error()
{
        printf("Syntax error!\n");
}

void match( char t )
{
        if( lookahead == t )
        {
                pos++;
                lookahead = expression[pos];
        }
        else
                error();
}

void digit()
{
        switch( lookahead )
        {
                case '0':
                case '1':
                case '2':
                case '3':
                case '4':
                case '5':
                case '6':
                case '7':
                case '8':
                case '9':
                        if( compile_mode == MODE_POSTFIX )
                                printf("%c", lookahead);
                        else
                                printf("\tPUSH %c\n", lookahead);
                        
                        match( lookahead );
                        break;
                default:
                        error();
                        break;
        }
}

void term()
{
        digit();
        while(1)
        {
                switch( lookahead )
                {
                        case '*':
                                match('*');
                                digit();
                                
                                printf( "%s", compile_mode == MODE_POSTFIX ? "*"
                                        : "\tPOP B\n\tPOP A\n\tMUL A, B\n\tPUSH A\n");
                                
                                break;
                        case '/':
                                match('/');
                                digit();
                                
                                printf( "%s", compile_mode == MODE_POSTFIX ? "/"
                                        : "\tPOP B\n\tPOP A\n\tDIV A, B\n\tPUSH A\n");
                                break;
                        default:
                                return;
                }
        }
}

void expr()
{
        term();
        while(1)
        {
                switch( lookahead )
                {
                        case '+':
                                match('+');
                                term();

                                printf( "%s", compile_mode == MODE_POSTFIX ? "+"
                                        : "\tPOP B\n\tPOP A\n\tADD A, B\n\tPUSH A\n");
                                break;
                        case '-':
                                match('-');
                                term();

                                printf( "%s", compile_mode == MODE_POSTFIX ? "-"
                                        : "\tPOP B\n\tPOP A\n\tSUB A, B\n\tPUSH A\n");
                                break;
                        default:
                                return;
                }
        }
}

int main ( int argc, char** argv )
{
        printf("Please enter an infix-notated expression with single digits:\n\n\t");
        scanf("%20s", expression);
        
        printf("\nCompiling to postfix-notated expression:\n\n\t");
        compile_mode = MODE_POSTFIX;
        pos = 0;
        lookahead = *expression;
        expr();
        
        printf("\n\nCompiling to assembly-notated machine code:\n\n");
        compile_mode = MODE_ASSEMBLY;
        pos = 0;
        lookahead = *expression;
        expr();
        
        return 0;
}

この単純たんじゅんなコンパイラの実行じっこう例れいを以下いかに示しめす。 

Please enter an infix-notated expression with single digits:

        3-4*2+2

Compiling to postfix-notated expression:

        342*-2+

Compiling to assembly-notated machine code:

        PUSH 3
        PUSH 4
        PUSH 2
        POP B
        POP A
        MUL A, B
        PUSH A
        POP B
        POP A
        SUB A, B
        PUSH A
        PUSH 2
        POP B
        POP A
        ADD A, B
        PUSH A

脚注きゃくちゅう

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[脚注きゃくちゅうの使つかい方かた]

注釈ちゅうしゃく

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  1. ^ この本ほんの表紙ひょうしには赤あかいドラゴンの絵えが描えがかれているのでドラゴンブックと呼よばれている。
  2. ^ オブジェクトコードの記述きじゅつに使つかわれる言語げんごは、要ようは、その言語げんごから最終さいしゅう的てきに機械きかい語ごに翻訳ほんやくする道筋みちすじが1筋すじ（1本ほん）でもあるものであればよい。理論りろん上じょう、機械きかい語ごにたどり着つくまでに途中とちゅうで何なに種類しゅるいもの言語げんごにコンパイル（翻訳ほんやく）する必要ひつようがあっても、ともかく最終さいしゅう的てきに機械きかい語ごに翻訳ほんやくするまでの道筋みちすじが1本ほんあれば良よい。オブジェクトコードの記述きじゅつに使つかわれる言語げんごは必かならずしもアセンブリ言語げんごや機械きかい語ごでなくてもよい。たとえばC++で書かかれたオブジェクトコードを出力しゅつりょくするコンパイラやC言語げんごで書かかれたオブジェクトコードを出力しゅつりょくするコンパイラもある。それぞれ、C++を機械きかい語ごに、あるいはC言語げんごを機械きかい語ごに変換へんかんするコンパイラを別途べっと用意よういすれば最終さいしゅう的てきにCPUが実行じっこうできる機械きかい語ごに変換へんかんできる。よくあるのはアセンブリ言語げんごで書かかれたオブジェクトコードを出力しゅつりょくするコンパイラである。アセンブリ言語げんごで書かかれたプログラムも通常つうじょうそのままでは実行じっこうできないが、アセンブラを使つかってやはりCPUが実行じっこうできる機械きかい語ごに変換へんかんできる。
  3. ^ 最終さいしゅう的てきに出力しゅつりょくされるターゲットプログラムは、機械きかい語ごやアセンブリ言語げんごで記述きじゅつしたものが多おおいが、それらに限かぎるわけではなく、中間なかまコードや高級こうきゅう言語げんごのプログラムを出力しゅつりょくするコンパイラもある。

出典しゅってん

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  1. ^ a b （※）コンパイラの定義ていぎ文ぶんにわざわざ「一括いっかつして」という言葉ことばを含ふくめることが多おおいのは、インタプリタと対比たいひするためである。「一括いっかつして」を入いれないとインタプリタまで含ふくんでしまい、定義ていぎ文ぶんとしては落第らくだい点てんものとなる。Merriam Websterの英文えいぶんの定義ていぎ文ぶんでも、やはり「translates an entire set of instructions」[1]と、「命令めいれい群ぐん（の一部分いちぶぶんではなく）全部ぜんぶを」と明記めいきしている。
  2. ^ “コンパイラとは - IT用語ようご辞典じてん”. IT用語ようご辞典じてん e-Words. 2023年ねん2月がつ22日にち閲覧えつらん。
  3. ^ a b c d Alfred V. Aho, Compilers, Principles, Techniques, and Tools. Reprinted with corrections March, 1988.（Copyright 1986,Bell Telephone Laboratories, Incorporated）, pp.1-2. （Chapter 1.1 "COMPILERS"の節ふしの説明せつめい）
  4. ^ ASCII.jpデジタル用語ようご辞典じてん,デジタル大辞泉だいじせん,IT用語ようごがわかる辞典じてん. “オブジェクトコード(おぶじぇくとこーど)とは”. コトバンク. 2020年ねん4月がつ26日にち閲覧えつらん。
  5. ^ 例たとえばCPUやGPUなど。
  6. ^ “分割ぶんかつコンパイル”. www3.nit.ac.jp. 2020年ねん4月がつ27日にち閲覧えつらん。
  7. ^ プログレッシブ英和えいわ中ちゅう辞典じてん「compile」
  8. ^ Oxford Dictionary; Produce (a list or book) by assembling information collected from other sources 「何なんらかの情報じょうほう源げんから集あつめた情報じょうほうを元もとにして、一覧いちらんや本ほんを作つくりだす」
  9. ^ プログレッシブ英和えいわ中ちゅう辞典じてん「compiler」
  10. ^ 大辞泉だいじせん「コンパイラ」
  11. ^ Oxford Dictionary; compiler: A person who produces a list or book by assembling information or written material collected from other sources.
  12. ^ bit 編集へんしゅう部ぶ『bit 単語たんご帳ちょう』共立きょうりつ出版しゅっぱん、1990年ねん8月がつ15日にち、82頁ぺーじ。ISBN 4-320-02526-1。 
  13. ^ “CSAIL Publications”. publications.csail.mit.edu. 2020年ねん6月がつ16日にち閲覧えつらん。
  14. ^ “https://www.246.dk/” (デンマーク語ご). 2020年ねん6月がつ16日にち閲覧えつらん。
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  18. ^ “コンパイラの構造こうぞうを解説かいせつ | Shinta's Site”. www.gadgety.net. 2020年ねん4月がつ27日にち閲覧えつらん。
  19. ^ “コマンド:lex: UNIX/Linuxの部屋へや”. x68000.q-e-d.net. 2020年ねん4月がつ27日にち閲覧えつらん。
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  23. ^ “プリプロセッサとは - IT用語ようご辞典じてん”. IT用語ようご辞典じてん e-Words. 2020年ねん4月がつ27日にち閲覧えつらん。
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  25. ^ “VU - exp. - compiler-general”. www.is.s.u-tokyo.ac.jp. 2020年ねん4月がつ27日にち閲覧えつらん。
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参考さんこう文献ぶんけん

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  • Compiler textbook references コンパイラ構成こうせい論ろんの教科書きょうかしょ（英語えいご）のリスト
  • Compilers: Principles, Techniques and Tools by Alfred V. Aho, Ravi Sethi, and Jeffrey D. Ullman (ISBN 0-201-10088-6)
    • 原田はらだ賢一けんいち 訳やく、『コンパイラ—原理げんり・技法ぎほう・ツール<1>』サイエンス社しゃ、1990年ねん。ISBN 4781905854
    • 原田はらだ賢一けんいち 訳やく、『コンパイラ—原理げんり・技法ぎほう・ツール<2>』サイエンス社しゃ、1990年ねん。ISBN 4781905862
  • Advanced Compiler Design and Implementation by Steven Muchnick (ISBN 1-55860-320-4).
  • Engineering a Compiler by Keith D. Cooper and Linda Torczon . Morgan Kaufmann 2004, ISBN 1-55860-699-8.
  • Understanding and Writing Compilers: A Do It Yourself Guide (ISBN 0-333-21732-2) by Richard Bornat - 構文こうぶん木きからの機械きかい語ごの再帰さいき的てき生成せいせいを説明せつめいしている貴重きちょうな書籍しょせき。古ふるいメインフレームやミニコンピュータの経験けいけんに基もとづいており、最近さいきんの書籍しょせきが見落みおとしがちな部分ぶぶんもカバーしている。著者ちょしゃのサイトにあるPDF版ばん
  • An Overview of the Production Quality Compiler-Compiler Project by Leverett, Cattel, Hobbs, Newcomer, Reiner, Schatz and Wulf. Computer 13(8):38-49 (August 1980)
  • Compiler Construction by Niklaus Wirth (ISBN 0-201-40353-6) Addison-Wesley 1996, 176 pages, PDF版ばん。再帰さいき下降かこう構文こうぶん解析かいせきの解説かいせつ。Oberon-0という小型こがたの言語げんごのコンパイラを題材だいざいにしている。
  • "Programming Language Pragmatics" by Michael Scott (ISBN 0-12-633951-1) Morgan Kaufmann 2005, 2nd edition, 912 pages. 著者ちょしゃのサイト
  • "A History of Language Processor Technology in IBM", by F.E. Allen, IBM Journal of Research and Development, v.25, no.5, September 1981.
  • ニクラウス・ヴィルト（著ちょ）、滝沢たきざわ徹とおる（訳わけ）、牧野まきの裕子ゆうこ（訳わけ）：「ヴィルトのコンパイラ構成こうせい法ほう」、星雲せいうん社しゃ、ISBN 4-7952-9706-1（1997年ねん11月28日にち）。
  • 中田なかた育男いくお：「コンパイラの構成こうせいと最適さいてき化か」、朝倉書店あさくらしょてん、ISBN 978-4-254-12177-3(第だい2版はん)(1999年ねん9月がつ15日にち初版しょはん、2009年ねん11月15日にち第だい2版はん)。
  • A.V.エイホ、M.S.ラム、R.セシィ、J.D.ウルマン、原田はらだ賢一けんいち（訳わけ）：「コンパイラ[第だい2版はん]」、サイエンス社しゃ、ISBN 978-4-7819-1229-5（2009年ねん5月がつ25日にち第だい2版はん、1990年ねん10月がつ10日とおか初版しょはん）。
  • 五月女さおとめ健治けんじ：「JavaCC：コンパイラコンパイラ for Java」、テクノプレス、ISBN 4-924998-64-8（2003年ねん10月がつ20日はつか）。
  • Andrew W. Appel、神林かんばやし靖やすし、滝本たきもと宗そう宏ひろし（訳わけ）：「最新さいしんコンパイラ構成こうせい技法ぎほう」、翔しょう泳およげ社しゃ、ISBN 978-4-7981-1468-2(2009年ねん10月がつ29日にち)。
  • 中田なかた育男いくお、渡邊わたなべ担、佐々ささ政宏まさひろ：「コンパイラの基盤きばん技術ぎじゅつと実践じっせん」、朝倉書店あさくらしょてん、ISBN 978-4-254-12173-5（2008年ねん6月がつ25日にち）。
  • 柏木かしわぎ餅もち子こ、風ふう薬やく：「きつねさんでもわかるLLVM　コンパイラを自作じさくするためのガイドブック」、インプレスジャパン、ISBN 978-4-8443-3415-6（2013年ねん6月がつ21日にち）。
  • 中田なかた育男いくお：「コンパイラ 作づくりながら学まなぶ」、オおーム社むしゃ、 ISBN 978-4-274-22116-3（2017年ねん10月がつ25日にち）。

関連かんれん項目こうもく

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ウィキブックスにコンパイラ関連かんれんの解説かいせつ書しょ・教科書きょうかしょがあります。
ウィキメディア・コモンズには、コンパイルとリンクに関連かんれんするカテゴリがあります。

外部がいぶリンク

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コンピュータ・プログラミング言語げんごの関連かんれん項目こうもく
言語げんご水準すいじゅん
言語げんご処理しょり系けい
言語げんご分類ぶんるい
その他た
関連かんれん項目こうもく
ハードウェア
コンピュータシステムの構造こうぞう
ネットワーク
ソフトウェアの構造こうぞう
ソフトウェア記法きほう（英語えいご版ばん）
とツール
ソフトウェア開発かいはつ
計算けいさん理論りろん
アルゴリズム
コンピューティングの数学すうがく
情報じょうほうシステム
セキュリティ
ヒューマンコンピュータ
インタラクション
並行へいこう性せい
人工じんこう知能ちのう
機械きかい学習がくしゅう
グラフィックス
応用おうようコンピューティング
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