最早的 C 编译器确实是用汇编语言编写的，因为汇编语言可以直接控制硬件，生成机器码，而当时并没有现成的高级语言编译器可供使用。后来，用汇编实现的 C 编译器被用来编译用 C 语言重写的新版编译器，这个过程被称为自举或引导编译。下面详细说明其中的原理和论据：

1. 初始阶段：汇编器的作用

  • 汇编器的优势：
    汇编语言能直接生成目标机器码，操作简单且依赖于底层硬件。早期的计算机系统中，汇编器是最直接且可靠的工具，因此用汇编编写编译器可以确保编译器能正常运行。

  • 无循环依赖问题：
    当时的汇编器是已经存在且稳定的工具，用汇编编写的 C 编译器不依赖于 C 编译器本身。这就为后续使用 C 编写编译器提供了一个“基石”。

2. 自举（Bootstrapping）的过程

  • 第一步：用汇编编译器生成 C 编译器
    最初的 C 编译器完全由汇编代码实现。它能把 C 语言代码转换成机器码。由于这个版本是用汇编实现的，所以不存在依赖自身的情况。

  • 第二步：用初始 C 编译器编译新版编译器
    当人们希望将编译器用 C 语言重写时，就使用最初用汇编实现的 C 编译器来编译新的用 C 写的编译器源代码。这个过程叫做“自举”。
    • 关键点在于：最初的编译器已经存在，是独立于 C 语言实现的，它作为一个可靠的工具来编译 C 语言的源代码。
  • 第三步：自举迭代
    编译出的新版编译器经过验证后，就可以用它来编译自身的新版本，这样逐步更新、优化，但始终有一个可用的“旧版本”作为基础，这个过程不会导致真正的循环依赖，因为：
    • 每个新版本都是由一个旧版本编译出来的，而旧版本本身已经存在并且是可运行的。
    • 如果新版本有问题，可以回退到旧版本，形成一个稳定的迭代链。

3. 为什么不会导致循环依赖？

  • 有明确的起点：
    循环依赖问题通常指两个或多个组件互相依赖而无法初始化。但在编译器自举中，依赖链的起点是最初用汇编语言实现的编译器，这个版本独立存在，并不依赖于任何 C 编译器。

  • 分阶段构建：
    自举是一个分阶段的过程。最初的汇编版编译器作为种子（bootstrapper），之后每次构建新版编译器时，总是依赖于前一个已经编译好的版本，而不是直接互相依赖。
    • 例如，新版 C 编译器由旧版编译器生成，而旧版编译器本身并不需要新版本就能运行，从而避免了循环依赖。
  • 验证和对比机制：
    在自举过程中，常常会有多个版本的编译器相互编译，通过对比编译结果来验证新版本的正确性。如果新版本和旧版本的输出一致，就说明新编译器可以正确地“自举”，这也是验证编译器质量的一种方法。

4. 实际论据和原理总结

  • 实际操作案例：
    历史上，C 语言的第一个编译器就是用汇编写的（例如，Dennis Ritchie 在 PDP-11 上的实现）。随后，C 语言被广泛使用，许多 C 编译器逐步用 C 语言重写，再用自身编译自身，这正是自举的成功实践。

  • 理论依据：
    自举依赖于已有的、独立于目标语言实现的工具（在这个例子中是汇编器），以及一种分阶段的构建策略。只要有一个最初的可用版本，就不存在“先有鸡还是先有蛋”的问题，而是通过迭代不断改进和验证编译器的正确性和性能。

  • 防止循环论证：
    由于每个编译器版本都是基于一个稳定的前一版本构建的，并且都有一个明确的构建起点（汇编版编译器），因此不会出现循环论证或依赖的问题。这种方法确保了编译器能够自我完善，而不会陷入一个无穷依赖的死循环。

总之，最初用汇编实现的 C 编译器为 C 编译器的自举提供了一个坚实的基础，通过分阶段构建和验证机制，自举过程既能实现用 C 语言重写编译器，又能避免循环依赖的问题。这种方法不仅提高了编译器的可维护性和优化能力，也成为现代编译器自举的标准实践。