編譯原理編譯原理這門課程主要介紹程序設(shè)計(jì)語言編譯程序構(gòu)造的一般原理、基本設(shè)計(jì)方法、主要實(shí)現(xiàn)技術(shù)和一些自動(dòng)構(gòu)造工具?；A(chǔ)知識(shí)：計(jì)算機(jī)工作原理一門高級(jí)語言（C，C++，Java等）匯編語言思考：為什么要學(xué)習(xí)編譯原理匯編語言簡(jiǎn)介匯編執(zhí)行指令是機(jī)器指令的符號(hào)化表示，其操作碼用記憶符表示，地址碼直接用標(biāo)號(hào)、變量名字、常數(shù)等表示。匯編執(zhí)行指令經(jīng)匯編程序翻譯為機(jī)器指令，二者之間基本上保持一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。匯編語言編寫程序雖不如高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言簡(jiǎn)便、直觀，但是匯編出的目標(biāo)程序占用內(nèi)存較少、運(yùn)行效率較高，且能直接引用計(jì)算機(jī)的各種設(shè)備資源。它通常用于編寫系統(tǒng)的核心部分程序，或編寫需要耗費(fèi)大量運(yùn)行時(shí)間和實(shí)時(shí)性要求較高的程序段。第一章引論什么是編譯程序編譯過程和編譯程序的結(jié)構(gòu)編譯過程概述編譯程序的結(jié)構(gòu)編譯階段的組合解釋程序和一些軟件工具程序設(shè)計(jì)語言泛型1.1什么是編譯程序編譯程序是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成部分。1.1什么是編譯程序編譯程序是一個(gè)語言翻譯程序。翻譯程序把一種語言（源語言）書寫的程序翻譯成另一種語言（目標(biāo)語言）的等價(jià)程序。編譯程序把高級(jí)語言所寫的源程序翻譯成等價(jià)的機(jī)器語言或匯編語言的目標(biāo)程序。高級(jí)語言程序（源程序）機(jī)器（匯編）語言程序（目標(biāo)程序）編譯程序采用編譯方式在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行用高級(jí)語言編寫的程序，需分階段進(jìn)行。第一種情況源程序編譯程序機(jī)器語言目標(biāo)程序初始數(shù)據(jù)運(yùn)行系統(tǒng)結(jié)果編譯階段運(yùn)行階段1.1什么是編譯程序第二種情況1.1什么是編譯程序源程序編譯程序機(jī)器語言目標(biāo)程序初始數(shù)據(jù)運(yùn)行系統(tǒng)結(jié)果編譯階段運(yùn)行階段匯編程序匯編語言目標(biāo)程序匯編階段把匯編語言書寫的程序翻譯成與之等價(jià)的機(jī)器語言程序的翻譯程序。語言處理過程

C程序#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#defineMAX_LINES75Enumbooleans(FALSE,TRUE);Main(intargc,char*argv[]*)…

預(yù)處理器編譯器匯編器裝配連接編輯骨架程序

源程序

目標(biāo)匯編程序

可重定位機(jī)器代碼

絕對(duì)機(jī)器碼可重定位目標(biāo)文件庫語言處理過程第一章引論什么是編譯程序編譯過程和編譯程序的結(jié)構(gòu)編譯過程概述編譯程序的結(jié)構(gòu)編譯階段的組合解釋程序和一些軟件工具程序設(shè)計(jì)語言泛型1.2編譯過程和編譯程序的結(jié)構(gòu)將英文句子“Iwishyousuccess”翻譯成中文句子的大致過程是：分析一個(gè)個(gè)單詞分析語法結(jié)構(gòu)分析語義簡(jiǎn)單調(diào)整翻譯成文1.2編譯過程和編譯程序的結(jié)構(gòu)編譯程序的工作過程：詞法分析語法分析語義分析中間代碼生成代碼優(yōu)化目標(biāo)代碼生成1.2編譯過程和編譯程序的結(jié)構(gòu)源程序：PROGRAMm;VARa,b,c:real;BEGINread(b,c);a:=b+c*60;write(a)END.

詞法分析階段的任務(wù)是對(duì)構(gòu)成源程序的字符串從左到右進(jìn)行掃描和分解，根據(jù)語言的詞法規(guī)則，識(shí)別出一個(gè)一個(gè)具有獨(dú)立意義的單詞(也稱單詞符號(hào),簡(jiǎn)稱符號(hào))。詞法分析

詞法規(guī)則是單詞符號(hào)的形成規(guī)則,它規(guī)定了哪樣的字符串構(gòu)成一個(gè)單詞符號(hào)。詞法規(guī)則<保留字，PROGRAM><標(biāo)識(shí)符，m><分隔符,;><保留字,VAR><標(biāo)識(shí)符,a><標(biāo)識(shí)符,b><標(biāo)識(shí)符,c><分隔符,:><標(biāo)識(shí)符,real><分隔符,;><保留字,BEGIN>…...<標(biāo)識(shí)符,a><算符,:=><標(biāo)識(shí)符,b><算符,+><標(biāo)識(shí)符,c><算符,*><常數(shù),60>……<保留字,END><分隔符,.>語法分析

語法分析的任務(wù)是在詞法分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)語言的語法規(guī)則從單詞符號(hào)串中識(shí)別出各種語法單位(如表達(dá)式、說明、語句等),并進(jìn)行語法檢查,即檢查各種語法單位在語法結(jié)構(gòu)上的正確性。語法規(guī)則

語言的語法規(guī)則規(guī)定了如何從單詞符號(hào)形成語法單位。表達(dá)式規(guī)則任何標(biāo)識(shí)符都是表達(dá)式任何常數(shù)（整常數(shù)、實(shí)常數(shù)都是表達(dá)式）若表達(dá)式1和表達(dá)式2都是表達(dá)式，那么：表達(dá)式1+表達(dá)式2表達(dá)式1*表達(dá)式2（表達(dá)式1）都是表達(dá)式語法規(guī)則語句規(guī)則標(biāo)識(shí)符:=表達(dá)式是語句While(表達(dá)式)do語句是語句If(表達(dá)式)then語句else語句是語句賦值語句經(jīng)語法分析生成分析樹賦值語句變量:=表達(dá)式表達(dá)式+項(xiàng)項(xiàng)因子b項(xiàng)*因子因子

c60a語義分析

語義分析的任務(wù)是首先對(duì)每種語法單位進(jìn)行靜態(tài)的語義審查，然后分析其含義。例如：

類型檢查，審查每個(gè)運(yùn)算符是否具有語言規(guī)范允許的運(yùn)算對(duì)象賦值語句經(jīng)語義分析生成語法樹:=a+b*cinttoreal60特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，含義明確的記號(hào)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)原則：一容易生成，二被翻譯成目標(biāo)代碼。常見的是近似“三地址指令”的“四元式”中間代碼例如中間代碼生成temp1:=inttoreal(60);temp2:=c*temp1;temp3:=b+temp2;a:=temp3;(:=60—temp1)(*ctemp1temp2)(+btemp2temp3)(:=temp3—a)不同層次的中間代碼源語言（高級(jí)語言）中間代碼（高級(jí)）中間代碼（中級(jí)）中間代碼（低級(jí)）floata[10][20];a[i][j+2];t1=a[i,j+2]t1=j+2t2=i*20t3=t1+t2t4=4*t3t5=addrat6=t5+t4t7=*t6r1=[fp-4]r2=[r1+2]r3=[fp-8]r4=r3*20r5=r4+r2r6=4*r5r7=fp–216f1=[r7+r6]代碼優(yōu)化

代碼優(yōu)化的任務(wù)是對(duì)前階段產(chǎn)生的中間代碼進(jìn)行等價(jià)變換或改造，以期獲得更為高效即省時(shí)間和空間的目標(biāo)代碼。優(yōu)化主要包括局部?jī)?yōu)化和循環(huán)優(yōu)化等，例如上述四元式經(jīng)局部?jī)?yōu)化后得：temp1:=c*60.0a:=b+temp1(*c60temp1)(+btemp1a)目標(biāo)代碼生成

特點(diǎn)：將中間代碼變換成特定機(jī)器上的絕對(duì)指令代碼或可重定位的指令代碼或匯編指令代碼。該工作與硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令含義有關(guān)。

movfc,r2;mulf#60.0,r2;movfb,r1;addfr2,r1;movfr1,a;編譯程序結(jié)構(gòu)(components)出錯(cuò)處理程序語法分析程序語義分析程序目標(biāo)代碼生成程序詞法分析程序中間代碼生成程序代碼優(yōu)化程序表格管理程序表格管理程序編譯程序在工作過程中需要建立一些表格，以登記源程序中所提供的或在編譯過程中所產(chǎn)生的一些信息，編譯各個(gè)階段的工作都涉及到構(gòu)造、查找、修改或存取有關(guān)表格中的信息，因此，在編譯程序中必須有一組管理各種表格的程序。出錯(cuò)處理程序編譯程序在各個(gè)階段應(yīng)診斷和報(bào)告源程序中的錯(cuò)誤，包括詞法錯(cuò)誤，語法錯(cuò)誤，語義錯(cuò)誤。編譯程序應(yīng)報(bào)告出錯(cuò)地點(diǎn)，并給出簡(jiǎn)明準(zhǔn)確的提示信息。編譯階段的組合分析(analysis)和綜合(synthesis)源程序的分析線性分析、層次分析、語義分析目標(biāo)程序的綜合編譯階段的劃分前端（frontend）和后端（backend）－—編譯的前端與源語言有關(guān)但與目標(biāo)機(jī)無關(guān)的那些部分組成—編譯的后端與目標(biāo)機(jī)有關(guān)的那些部分組成編譯階段的組合遍（趟）：對(duì)輸入文件（源程序或其等價(jià)的中間形式）從頭到尾掃視，完成預(yù)定的處理。

遍輸入文件輸出文件把前端組織成一遍掃描詞法分析語法分析語義分析和中間代碼生成源程序中間代碼符號(hào)表管理錯(cuò)誤的診查處理設(shè)計(jì)編譯程序應(yīng)首先研究的問題首先研究源程序的語法和語義及運(yùn)行模型，源是設(shè)計(jì)編譯程序的出發(fā)點(diǎn)。研究目標(biāo)計(jì)算機(jī)，設(shè)計(jì)目標(biāo)代碼的指令系統(tǒng)，它是由目標(biāo)計(jì)算機(jī)擴(kuò)充而成，擴(kuò)充后的計(jì)算機(jī)稱作抽象計(jì)算機(jī)。目前的通用計(jì)算機(jī)往往和源語言執(zhí)行模型不一致。。編譯程序源程序目標(biāo)程序抽象目標(biāo)第一章引論什么是編譯程序編譯過程和編譯程序的結(jié)構(gòu)編譯過程概述編譯程序的結(jié)構(gòu)編譯階段的組合解釋程序和一些軟件工具程序設(shè)計(jì)語言泛型

1.3解釋程序和一些軟件工具主要的途徑有兩個(gè)：通過編譯程序和解釋程序有些語言基本通過解釋程序Java的Bytecode有些環(huán)境同時(shí)提供編譯程序和解釋系統(tǒng)Lisp編譯程序低級(jí)語言程序高級(jí)語言程序高級(jí)語言程序解釋程序計(jì)算結(jié)果編譯程序和解釋程序編譯程序和解釋程序區(qū)別執(zhí)行過程：編譯方式把源程序的執(zhí)行過程嚴(yán)格地分成兩大步：編譯和運(yùn)行。即先把源程序全部翻譯成目標(biāo)代碼，然后再運(yùn)行此目標(biāo)代碼，獲執(zhí)行結(jié)果。解釋方式則不然。它是按照源程序中語句的動(dòng)態(tài)順序，直接地逐句進(jìn)行分析解釋，并立即執(zhí)行。代碼獨(dú)立性：在編譯方式下，機(jī)器上運(yùn)行的是與源程序等價(jià)的目標(biāo)程序，源程序和編譯程序都不再參與目標(biāo)程序的執(zhí)行過程，而在解釋方式下，解釋程序和源程序(或某種等價(jià)表示)要參與到程序的運(yùn)行過程中，運(yùn)行程序的控制權(quán)在解釋程序。編譯程序和解釋程序區(qū)別存儲(chǔ)方式編譯程序處理時(shí),在源語言程序被編譯階段,存儲(chǔ)區(qū)中要為源程序(中間形式)和目標(biāo)代碼開辟空間,要存放編譯用的各種各樣表格,比如符號(hào)表.在目標(biāo)代碼運(yùn)行階段,存儲(chǔ)區(qū)中主要是目標(biāo)代碼和數(shù)據(jù),編譯所用的任何信息都不再需要.解釋程序一般是把源程序一個(gè)語句一個(gè)語句的進(jìn)行語法分析,轉(zhuǎn)換為一種內(nèi)部表示形式,存放在源程序區(qū),因?yàn)榻忉尦绦蛟试S在執(zhí)行用戶程序時(shí)修改用戶程序,這就要求源程序,符號(hào)表等內(nèi)容始終存放在存儲(chǔ)區(qū)中,并且存放格式要設(shè)計(jì)的易于使用和修改.編譯階段和運(yùn)行階段存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)編譯時(shí)運(yùn)行時(shí)名字表目標(biāo)代碼緩沖區(qū)編譯用源程序中間表示各種表格目標(biāo)代碼區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)源程序緩沖區(qū)解釋系統(tǒng)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)解釋系統(tǒng)源程序臨時(shí)工作單元名字表標(biāo)號(hào)表緩沖區(qū)(輸入輸出)棧區(qū)Java語言環(huán)境1.3處理源程序的軟件工具1.語言的結(jié)構(gòu)化編輯器2.語言程序的調(diào)試工具3.程序格式化工具

4.語言程序測(cè)試工具5.程序理解工具

6.高級(jí)語言之間的轉(zhuǎn)換工具第一章引論什么是編譯程序編譯過程和編譯程序的結(jié)構(gòu)編譯過程概述編譯程序的結(jié)構(gòu)編譯階段的組合解釋程序和一些軟件工具程序設(shè)計(jì)語言泛型4程序設(shè)計(jì)語言范型不同的應(yīng)用側(cè)重:數(shù)值計(jì)算--Fortran系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)---C事務(wù)處理--Cobol人工智能---LISP自然語言處理---Prolog大型嵌入式實(shí)時(shí)處理---Ada其它---支持的計(jì)算模式:強(qiáng)制(命令)式語言---C,Fortran,Pascal應(yīng)用(函數(shù))式語言---ML，Lisp基于規(guī)則(邏輯）的語言---Prolog,Yacc面向?qū)ο笳Z言---Ada,C++,Java

強(qiáng)制式語言(ImperativeLanguage)特點(diǎn)：過程式語言，語言面向動(dòng)作，即一個(gè)計(jì)算過程看做是一系列動(dòng)作。其特點(diǎn)是命令驅(qū)動(dòng)，以語句形式表示，每個(gè)語句的執(zhí)行引起若干存儲(chǔ)單元中的值的改變語法形式；

語句1；語句2；語句3；

特點(diǎn)：應(yīng)用式語言，更注重程序所表示的功能，而不是一個(gè)語句接一個(gè)語句地執(zhí)行。程序執(zhí)行過程是執(zhí)行一個(gè)個(gè)函數(shù)施用在數(shù)據(jù)上的變換最終得到的結(jié)果語法形式:

functionn(