编译原理:第一章 编译原理引论

一、编译程序和解释程序

1.1 定义

编译程序最初的定义是把一种高级语言设计的源程序(面向人的)翻译成另一种等价的低级程序设计语言(面向硬件的)即机器语言或汇编语

1.2 程序执行方式

程序设计语言源程序的执行基本有两种方式:

  • 翻译:使用翻译程序,将源程序翻译成为低级语言目标程序,然后执行目标程序。
  • 解释:使用解释程序,对源程序逐个语句边解释边执行。

1.3 编译程序和解释程序的区别

主要区别在于是否生成目标程序,运行时的存储分配。

image-20210903105011271

1.4 高级语言程序的处理过程

image-20210903105656311

二、编译过程和编译程序的结构(重点)

2.1 编译过程概述

词法分析-> 语法分析 -> 语义分析+中间代码生成 -> 中间代码优化 -> 目标代码生成 -> 目标代码

2.1.1 词法分析

  • 输入源程序(看成字符串)

  • 根据语言的词法规则对构成源程序的字符串进行扫描和分解

  • 识别出一个个的单词(token),如保留字、界符、算符、标识符、常量。

  • 单词内部表示形式:二元式 (class,value)

如下图的一行代码,按顺序进行词法分析可以得到以下的单词序列。

image-20210903112514512

2.1.2 语法分析

  • 输入单词符号串

  • 根据语言的语法规则对单词符号串进行扫描和分解

  • 识别出各类语法单位
  • 语法单位内部表示:语法树

image-20210903113603090

2.1.3 语义分析+中间代码生成

  • 输入各类语法范畴

  • 根据语言的语义规则,分析其含义,并进行初步翻译

  • 产生中间代码

以下列代码为例,生成中间代码:

int main(  )
{
  float sum,first,count;
  sum=first+count*10;
}

翻译成如下的四元式序列(中间代码):

(操作符,左操作数,右操作数,存储位置)

(1) (inttofloat, 10, _, T1 )

(2) ( *, count,T1,T2 )

(3) ( +, first,T2,T3 )

(4) ( =, T3, _, sum)

其中,Ti为语义分析程序为存放中间结果而生成的临时变量。

2.1.4 代码优化

  • 输入中间代码

  • 进行等价变换

  • 输出更高效的中间代码

目的:

  • 用以提高目标代码的时、空效率

  • 也就是希望完成同样功能的程序,代码优化后比优化前运行的时间短,占用的存储空间少

  • 有时二者不能同时达到,需根据实际情况取舍

例子:

image-20210903115708593

2.1.5 目标代码生成

  • 输入优化后的中间代码。

  • 变换成特定机器上的低级语言代码(汇编之类的代码),实现最后的翻译。

  • 产生目标代码。

    image-20210908141401139

2.1.6 表格管理和出错处理

表格管理(符号表):

在完成以上5个过程的同时必须随时对符号表进行管理

  • 记录源程序中使用的名字

  • 收集每个名字的各种属性信息,如类型、作用域、存储分配信息等。

  • 例:

    count 变量 类型 float

    first 变量 类型 float 地址

出错处理:

  • 发现源程序中的错误

  • 检查词法、语法和语义中的错误(静态)

  • 编译程序的处理能力,如存储空间越界 (动态)

  • 报告出错信息和位置

  • 处理和恢复

2.2 编译程序结构

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2.3 编译阶段的组合

2.3.1 前段和后端的概念

有时,将编译过程分成前段和后端两部分,方便移植

image-20210908143012148

前端:完成分析工作(与机器无关),词法分析 语法分析 语义分析。

后端: 完成综合工作(与机器相关),优化(改善目标代码质量),目标代码生成。

2.3.2 遍的概念

定义:从头到尾对源程序及其内部表示扫描一次,并作有关的加工处理。

从源程序扫描是第一遍输入,每前一遍的输出是后一遍的输入。

分遍的原则按实际情况而定:

  • 多遍(结构清晰、少占内存、读写次数多,耗时)

  • 一遍(多占内存,速度快)

评论

  1. ice
    Windows Chrome
    6 月前
    2023-12-23 14:28:11

    发现宝藏

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