编译原理：CH1绪论

文章目录

• • CH1 绪论
  • • 1.1 程序与本课程的关系
    • 1.2 从面向机器的语言到面向人类的语言
    • 1.2 语言之间的翻译
    • • 1.2.1 翻译模式*
    • 1.3 编译器与解释器*
    • • 1.3.1 编译器和解释器的特点
      • 1.3.2 基本功能
      • 1.3.3 所采用的技术
    • 1.4 编译器的工作原理和基本组成
    • • 1.4.1 通用程序设计语言的主要成分
      • 1.4.2 以阶段划分的编译器***
      • （1）阶段的划分
      • 1.4.3 编译器各个阶段的工作
      • 1.4.4 编译器的分析/综合模式
      • 1.4.5 编译器的扫描遍数
    • 1.5 编译器的编写

CH1 绪论

1.1 程序与本课程的关系

程序 = 算法 + 数据结构

1.2 从面向机器的语言到面向人类的语言

面向机器的语言：机器指令、汇编语言

面向人类的语言：通用程序设计语言，数据查询语言等

语言的分类：
语 言 的 分 类 { 通 用 程 序 设 计 语 言 { P A S C A C / C + + J A V A 程 序 员 需 要 思 考 前 因 后 果 ， 做 什 么 ， 怎 么 做 数 据 查 询 语 言 ： S Q L ， 程 序 员 考 虑 怎 么 做 ， 如 何 做 形 式 化 描 述 语 言 { 公 式 化 描 述 产 生 式 描 述 语 言 结 构 L E X 和 Y A C C 语言的分类\begin{cases}通用程序设计语言\begin{cases}PASCA\\C/C++\\JAVA\end{cases}程序员需要思考前因后果，做什么，怎么做\\数据查询语言：SQL，程序员考虑怎么做，如何做\\形式化描述语言\begin{cases}公式化描述\\产生式描述语言结构\\LEX和YACC\end{cases}\end{cases} 语言的分类⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧​通用程序设计语言⎩⎪⎨⎪⎧​PASCAC/C++JAVA​程序员需要思考前因后果，做什么，怎么做数据查询语言：SQL，程序员考虑怎么做，如何做形式化描述语言⎩⎪⎨⎪⎧​公式化描述产生式描述语言结构LEX和YACC​​

1.2 语言之间的翻译

1.2.1 翻译模式*

习惯称法：

• 高级语言->汇编语言或机器语言：编译（交叉编译）
• 汇编语言->机器语言：汇编（交叉汇编）
• 高级语言之间：预编译，预处理
• 逆向：反汇编，反编译

1.3 编译器与解释器*

语言翻译的两种基本形态：

• 先翻译后执行

  先将源程序翻译为目标程序，再执行目标程序。

  编译成功后，所得目标程序可被多次执行。

  只要源程序不变，运行环境不变，则目标程序仅需要生成一次即可。

• 边翻译边执行

  源代码的翻译、程序的执行一般是“交替、串行”进行的。即翻译一段就执行一段。

  每次执行都必须先翻译。

1.3.1 编译器和解释器的特点

	高作效率	可移植性	交互性/动态性
编译器	高	低	低
解释器	低（翻译+运行）	高（JVM）	高（用户交互式）

1.3.2 基本功能

二者相同，都是完成语言的翻译。

1.3.3 所采用的技术

从翻译的角度来讲，两种方式所涉及的原理、方法、技术相似。

1.4 编译器的工作原理和基本组成

1.4.1 通用程序设计语言的主要成分

从语言的抽象演变来看：

过程 → \rightarrow →抽象数据类型（程序包） → \rightarrow →类

共同特点：

由两大部分组成：声明 + 操作 = 完整定义

• 声明性语句：提供操作对象的性质，如数据类型，值，作用域等
• 操作性语句：确定操作的计算次序，完成实际操作

过程定义 = 过程头 + 过程体

• 过程头：声明性语句
• 过程体：声明 + 操作

procedure sample(y: integer);	// {过程头}
	var x : integer;			// {过程体（开始）}
	begin x := y;
		if x>100 then x := 0
    end;						// {过程体（结束）}

1.4.2 以阶段划分的编译器***

（1）阶段的划分

前一个阶段的输出是后一个阶段的输入。

1.4.3 编译器各个阶段的工作

var x, y, z : real;
x := y + z * 60;        

• 词法分析：识别记号，记号要分类

  • 词法分析的输入是源程序，词法分析器是唯一直接处理源程序的部分

  • 词法分析器的输出是记号流

  • 词法分析需要略去空格

• 语法分析

  语法分析需要识别语法结构，以树的形式表示

  • 语法分析的输入是记号流
  • 输出是语法树
  

• 语义分析

  考查是否复合语法，修改树的结构【填符号表】

  

• 中间代码生成

  中间代码：生成一种既接近目标语言又与具体机器无关的表示，便于优化与代码生成

  三地址码：result = arg1 op arg2

  四元式：(i)(op, arg1, arg2, result)

  经过后序遍历，并且按需生成变量，得到下面的结果：

  (1) (itr, 60,   ,	 T1)
  (2) (*,  id3, T1,	 T2)
  (3) (+,  id2, T2,	 T3)
  (4) (:=,  T3,   , id1) 
  

• 代码优化

代码优化是等价变换，变换前和变换后的功能相同，但空间上更省，时间更短。

原代码是机械生成的，代码存在冗余

• 目标代码生成

  

• 符号表管理

合理组织，便于增，删，查，改

• 出错处理

  错误分类：

  • 分类1

    

  • 分类2

错 误 分 类 { 动 态 错 误 （ 动 态 语 义 错 误 ） ： 运 行 时 才 能 检 测 出 来 { 除 数 为 0 ： a b − c 数 组 下 标 越 界 . . . 静 态 错 误 { 词 法 错 误 ： 非 法 字 符 或 者 拼 写 错 关 键 字 ， 标 识 符 语 法 错 误 { 缺 括 号 y = 2 ∗ / x 静 态 语 义 错 误 { i n t   a , x [ 10 ] ; x = a a x − x 错误分类\begin{cases}动态错误（动态语义错误）：运行时才能检测出来\begin{cases}除数为0：\frac{a}{b-c}\\数组下标越界\\...\end{cases}\\ 静态错误\begin{cases}词法错误：非法字符或者拼写错关键字，标识符\\语法错误\begin{cases}缺括号\\y=2*/x\end{cases}\\ 静态语义错误\begin{cases}int\ a,x[10];x = a\\\frac{a}{x-x}\end{cases}\end{cases}\end{cases} 错误分类⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧​动态错误（动态语义错误）：运行时才能检测出来⎩⎪⎨⎪⎧​除数为0：b−ca​数组下标越界...​静态错误⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧​词法错误：非法字符或者拼写错关键字，标识符语法错误{缺括号y=2∗/x​静态语义错误{int a,x[10];x=ax−xa​​​​

​

1.4.4 编译器的分析/综合模式

编译器分为前端和后端

• 前端：语言结构和意义的分析

前端有：词法分析，语法分析，语义分析，中间代码生成

• 后端：语言意义的处理

后端：代码优化与生成

• 中间代码是前端与后端的分解

1.4.5 编译器的扫描遍数

1.每个阶段将程序完整分析一遍的工作模式称为一遍扫描。

影响扫描遍数的因素：

• 软、硬件条件，如内存太小
• 语言结构，如规定标识符的先声明后引用
• 编译技术，如拉链－回填

1.5 编译器的编写

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来源： https://blog.csdn.net/weixin_45745854/article/details/122383282