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。

1.4 高级语言程序的处理过程

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。

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

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：

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。

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

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

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）

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