編譯原理

第一章引論本課程介紹程序設(shè)計(jì)語言編譯程序構(gòu)造的基本原理和基本實(shí)現(xiàn)技術(shù).源語言程序目標(biāo)語言程序翻譯程序翻譯一.什么是編譯程序翻譯程序把某一種語言程序(稱為源語言程序)等價(jià)地轉(zhuǎn)換成另一種語言程序(稱為目標(biāo)語言程序)的程序高級語言程序機(jī)器語言程序結(jié)果編譯程序翻譯運(yùn)行一.什么是編譯程序編譯程序(compiler)

把某一種高級語言程序等價(jià)地轉(zhuǎn)換成另一種低級語言程序(如匯編語言或機(jī)器語言程序)的程序診斷編譯程序 優(yōu)化編譯程序交叉編譯程序 可變目標(biāo)編譯程序一.什么是編譯程序解釋程序把源語言寫的源程序作為輸入，但不產(chǎn)生目標(biāo)程序，而是邊解釋邊執(zhí)行源程序本身源程序結(jié)果解釋程序解釋執(zhí)行二.編譯過程把英文翻譯為中文

識別出句子中的一個(gè)個(gè)單詞；分析句子的語法結(jié)構(gòu)；根據(jù)句子的含義進(jìn)行初步翻譯；對譯文進(jìn)行修飾；寫出最后的譯文。詞法分析語法分析中間代碼產(chǎn)生優(yōu)化目標(biāo)代碼產(chǎn)生二.編譯過程編譯程序的工作一般分為五個(gè)階段:詞法分析語法分析中間代碼產(chǎn)生優(yōu)化目標(biāo)代碼產(chǎn)生1.詞法分析任務(wù):輸入源程序，對構(gòu)成源程序的字符串進(jìn)行掃描和分解，識別出一個(gè)個(gè)單詞符號。依循的原則：構(gòu)詞規(guī)則描述工具：有限自動機(jī)FORI:=1TO100DO

保留字標(biāo)識符等符整常數(shù)保留字整常數(shù)保留字2.語法分析任務(wù):在詞法分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)語言的語法規(guī)則把單詞符號串分解成各類語法單位。依循的原則：語法規(guī)則描述工具：上下文無關(guān)文法Z:=X+0.618*Y

算術(shù)表達(dá)式，賦值語句3.中間代碼產(chǎn)生任務(wù):對各類不同語法范疇按語言的語義進(jìn)行初步翻譯。依循的原則：語義規(guī)則中間代碼:三元式，四元式，樹形結(jié)構(gòu)等Z:=X+0.618*Y翻譯成四元式為

(1)*0.618YT1 (2)+XT1T2 (3):=T2_Z4.優(yōu)化任務(wù)：對于前階段產(chǎn)生的中間代碼進(jìn)行加工變換，以期在最后階段產(chǎn)生更高效的目標(biāo)代碼。依循的原則：程序的等價(jià)變換規(guī)則FORK:=1TO100DOBEGINX:=I+1;M:=I+10*K;N:=J+10*K;END中間代碼（一）序號 OPR OPN1 OPN2RESULT注釋 (1) := 1 KK:=1 (2) j< 100 K (10)if(100<K)goto(10)(3) + I 1 X X:=I+1 (4) * 10 K T1 T1:=10*K(5) + I T1 M M:=I+T1 (6) * 10 K T2 T2:=10*K(7) + J T2 N N:=J+T2 (8) + K 1 K K:=K+1 (9) j (2) goto(2)(10) 400次加法200次乘法轉(zhuǎn)換后的等價(jià)代碼（二）序號 OPR OPN1 OPN2 RESULT 注釋 (1) + I 1 X X:=I+1 (2) := I M M:=I (3) := J N N:=J (4) := 1 K K:=1 (5) j< 100 K (10) if(100<K)goto(10)(6) + M 10 M M:=M+10 (7) + N 10 N N:=N+10 (8) + K 1 K K:=K+1 (9) j (5) goto(5) (10) 301次加法5.目標(biāo)代碼產(chǎn)生任務(wù):把中間代碼變換成特定機(jī)器上的目標(biāo)代碼。依賴于硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和機(jī)器指令的含義目標(biāo)代碼三種形式:絕對指令代碼:可直接運(yùn)行可重新定位指令代碼:需要連接裝配匯編指令代碼:需要進(jìn)行匯編三.編譯程序結(jié)構(gòu)編譯程序總框中間代碼單詞符號語法單位中間代碼目標(biāo)代碼詞法分析器語法分析器語義分析與中間代碼生成器優(yōu)化段源程序表格管理出錯(cuò)處理目標(biāo)代碼生成器2.表格和表格管理常見的表格:符號名表，常數(shù)表，標(biāo)號表，入口名表，過程引用表。格式:名字信息例:PASCAL程序段：PROCEDUREINCWAP(M，N:INTEGER);LABELSTART;VARK:INTEGER;BEGINSTART:K:=M+1; M:=N+4; N:=K;END.PROCEDUREINCWAP(M，N:INTEGER);LABELSTART;VARK:INTEGER;BEGINSTART:K:=M+1; M:=N+4; N:=K;END.PROCEDUREINCWAP(M，N:INTEGER);LABELSTART;VARK:INTEGER;BEGINSTART:K:=M+1; M:=N+4; N:=K;END.PROCEDUREINCWAP(M，N:INTEGER);LABELSTART;VARK:INTEGER;BEGINSTART:K:=M+1; M:=N+4; N:=K;END.PROCEDUREINCWAP(M，N:INTEGER);LABELSTART;VARK:INTEGER;BEGINSTART:K:=M+1; M:=N+4; N:=K;END.PROCEDUREINCWAP(M，N:INTEGER);LABELSTART;VARK:INTEGER;BEGINSTART:K:=M+1; M:=N+4; N:=K;END.3.出錯(cuò)處理出錯(cuò)處理程序：發(fā)現(xiàn)源程序中的錯(cuò)誤，把有關(guān)錯(cuò)誤信息報(bào)告給用戶語法錯(cuò)誤語義錯(cuò)誤4.遍(pass)所謂“遍”，就是對源程序或源程序的中間表示從頭到尾掃描一次,從外存輸入,處理后結(jié)果輸出到外存。階段與遍是不同的概念。一遍可以由若干段組成，一個(gè)階段也可以分若干遍來完成。5.編譯前端與后端編譯前端：與源語言有關(guān)，如詞法分析，語法分析，語義分析與中間代碼產(chǎn)生，與機(jī)器無關(guān)的優(yōu)化編譯后端：與目標(biāo)機(jī)有關(guān)，與目標(biāo)機(jī)有關(guān)的優(yōu)化，目標(biāo)代碼產(chǎn)生源語言中間語言目標(biāo)語言前端后端四.編譯程序與程序設(shè)計(jì)環(huán)境

程序設(shè)計(jì)環(huán)境編輯程序編譯程序連接程序調(diào)試工具集成化的程序設(shè)計(jì)環(huán)境五.編譯程序生成以匯編語言和機(jī)器語言為工具優(yōu)點(diǎn):可以針對具體的機(jī)器，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)功能。生成的程序效率高。缺點(diǎn):程序難讀、難寫、易出錯(cuò)、難維護(hù)、生產(chǎn)的效率低。五.編譯程序生成高級語言書寫優(yōu)點(diǎn):程序易讀、易理解、容易維護(hù)、生產(chǎn)的效率高。缺點(diǎn):難以充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)功能，生成的程序效率低。五.編譯程序生成高級語言書寫利用已有的某種語言的編譯程序?qū)崿F(xiàn)另一語言的編譯程序。L1語言A代碼P1:A代碼L2語言A代碼P2:L1語言L2語言A代碼P2:A代碼同一臺機(jī)器不同的語言五.編譯程序生成

移植方法把一種機(jī)器上的編譯程序移植到另一種機(jī)器上。L語言A代碼P1:A代碼L語言B代碼P2:L語言L語言B代碼P2:A代碼L語言B代碼P2:L語言L語言B代碼P2:B代碼同一種語言不同的機(jī)器L1+L2+...+Ln…L1+L2五.編譯程序生成自展技術(shù)L1五.編譯程序生成編譯程序自動產(chǎn)生編譯程序-編譯程序，編譯程序書寫系統(tǒng)LEX詞法分析程序產(chǎn)生器YACC語法分析程序產(chǎn)生器編譯程序自動產(chǎn)生器L語言的語法描述語義描述目標(biāo)語言或機(jī)器描述L語言的編譯程序六.關(guān)于學(xué)習(xí)編譯原理

構(gòu)造編譯程序的前提:掌握源語言掌握目標(biāo)語言掌握編譯方法六.關(guān)于學(xué)習(xí)編譯原理意義:學(xué)習(xí)編譯程序構(gòu)造原理，技術(shù)更好地理解高級語言編譯的原理和方法有助于構(gòu)造一些實(shí)用的工具六.關(guān)于學(xué)習(xí)編譯原理

課程特點(diǎn):理解性技術(shù)性第一章小結(jié)內(nèi)容1什么是編譯程序2編譯過程和編譯程序的結(jié)構(gòu)3為什么要學(xué)習(xí)編譯程序本章沒有難以理解的內(nèi)容,