编译原理-概述
编译原理-概述
编译过程
编译程序能够把一个程序从源语言翻译成源程序
1. 词法分析
任务：输入源程序，对构成源程序的字符串进行扫描与分解，识别出单词符号
依循的规则：构词规则
描述工具：有限自动机
2. 语法分析
任务：在词法分析的基础上，根据语法规则把单词符号串分解成各类语法单位（语法范畴）
依循的规则：语法规则
描述工具：上下文无关文法
描述结构的分析树
3. 中间代码产生
任务：对各类语法单位按语言的语义进行初步翻译（静态语义检查）
依循的原则：语义规则
例：赋值语句语义：先计算赋值号右边的表达式的值，然后把这个值送到赋值号左边的变量的存储单元中
描述工具：属性文法
中间代码：三元式，四元式，树…
例： Z:=X+0.618*Y翻译成四元式为：
序号 OPR OPN1 OPN2 RESULT 注释(给人看的) (1) * 0.618 Y T1 T1:=0.618*Y (2) + X T1 T2 T2:=X+T1 (3) := T2 Z Z:=T2
4. 优化
任务：对前阶段产生的中间代码进行加工变换，以期在最后阶段产生更高效（程序在时间、空间方面）的目标代码
依循的规则：程序的等价变换规则（功能上完全等价）
5. 目标代码产生
任务：把中间代码变换成特定机器上的目标代码
依赖于：硬件系统结构和机器指令的含义
目标代码三种形式：
- 汇编指令代码：需要进行汇编（不能直接在机器上执行，需要汇编器）
- 绝对指令代码：可直接运行（指令地址部分是绝对地址，可以调到内存直接运行）
- 可重新定位指令代码：需要链接（代码中地址是相对地址，能从内存中的任何位置开始装载，绝对地址=相对地址+起始地址)利于模块化开发
编译程序结构
编译程序总框
符号表管理模块：主要完成编译过程中各种对象的信息的存储组织和修改，为各阶段的分析和转换提供依据，存储信息
出错处理模块：指出错误发生的代码位置，错误性质，甚至给出纠错建议
- 出错处理程序：发现源程序中的错误，把有关错误信息报告给用户
- 语法错误：源程序中不符合语法规则和词法规则的错误，如非法字符、括号不匹配、缺少；等
- 语义错误：源程序中不符合语义规则的错误，如说明错误、作用域错误、类型不一致等
遍
对源程序或源程序的中间表示从头到尾扫描一次
与阶段的区别：
- 一遍可以由若干段组成
- 一个阶段也可以分若干遍来完成
编译的前端和后端（分解和权衡）
与源语言、中间语言、目标语言的相关性的相关性有关
编译前端：与源语言有关，词法分析、语法分析、语义分析与中间代码产生，与机器无关的优化
编译后端：与目标机器有关，与目标机有关的优化，目标代码的产生
编译后端：程序逻辑结构清晰；优化更充分，有利于移植（保持一方不变，替换另一方）
编译程序生成
1. 以机器语言和汇编语言为工具
优点：可以针对具体机器，充分发挥计算机系统功能，生成的程序效率高
缺点：程序难读、难写、易出错、难维护、生产效率低
2. 高级语言书写
优点：易读、易写、易维护
S源程序–I实现语言–>T目标程序
- 利用已有的某种语言的编译程序实现另一语言的编译程序：
例：A机器上的L1语言编译程序实现A机器上的L2语言编译程序
已知L1语言–P1(A代码)–>A代码
可写L2语言–P2(L1语言)–>A代码
将P2(L1语言)输入P1
即生成L2语言–P2(A代码)–>A代码- 移植方法：把一种机器上的编译程序移植到另一种机器上
例：A机器上的L语言编译程序实现B机器上的L语言编译程序
已知L语言–P1(A代码)–>A代码
可写L语言–P2(L语言)–>B代码
将P2(L语言)输入P1
生成L语言–P2(A代码)–>B代码 //交叉编译
再将P2(L语言)输入P2（A代码）
即生成L语言–P2(B代码)–>B代码
3. 自编译方式
例：制作L语言的编译程序
L1–L1–>L1+L2–(L1+L2)–>L1+L2+L3–…-->L
4. 编译程序自动产生
- 编译程序-编译程序，编译程序产生器，编译程序书写系统
- LEX：词法分析程序产生器
- YACC：语法分析程序产生器