编译原理与技术01
编译原理与技术

编译原理与技术
当我们谈论编译原理与技术时,我们在讨论的是一种方法和技术,通过它们可以将高级编程语言转换为计算机可执行的机器码。
编译原理是计算机科学的一个重要领域,涉及到编译器的设计和开发过程。
编译原理的基本概念包括词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和代码生成等。
词法分析是将源代码转换成单词序列的过程,而语法分析则是将这些单词序列组织成语法树的过程。
语义分析负责检查语义错误,并生成中间代码。
中间代码生成是将高级语言转换为中间表示形式的过程,可以是抽象语法树、三地址码或类似的形式。
在这个阶段,编译器还可以进行各种优化,如常量折叠、循环展开和内联优化等。
代码生成是将中间代码转换为目标代码的过程,目标代码可以是机器码、汇编代码或其他可执行形式。
在最终的代码生成阶段,还可以进行最后的优化和调整,以提高代码的运行效率。
编译原理与技术在软件开发过程中起着关键作用。
通过使用编译原理与技术,开发人员可以更高效地将高级编程语言转换为计算机可以理解和执行的代码。
这种转换过程不仅可以提高程序的执行效率,还可以提供更好的错误检测和调试功能。
总之,编译原理与技术是一门重要的学科,可以帮助开发人员更好地理解和应用编译器技术,从而提高软件开发的效率和质量。
编译原理第一章练习和答案

例1设有文法G[S]:S →a|(T )| T →T,S|S (1) 试给出句子(a,a,a)的最左推导。
(2) 试给出句子(a,a,a)的分析树 (3) 试给出句子(a,a,a)的最右推导和最右推导的逆过程(即最左规约)的每一步的句柄。
【解】(1) (a,a,a)的最左推导S=>(T) =>(T,S) =>( T,S,S) =>( S,S,S) =>(a,S,S) =>(a,a,S) =>(a,a,a) (2)(a,a,a)的分析树S( T ) T , S S T ,S aa(3) (a,a,a)最右推导 最左规约每一步的句柄S=>(T) 句柄为:(T) =>(T,S) 句柄为:T,S =>(T,a) 句柄为:a =>(T,S,a) 句柄为:T,S =>(T,a,a) 句柄为:第一个a =>(S,a,a) 句柄为:S=>(a,a,a) 句柄为:第一个a例2已知文法G[Z]:Z →0U|1V U →1Z|1 V →0Z|0(1) 请写出此文法描述的只含有4个符号的全部句子。
(2) G [Z]产生的语言是什么? (3) 该文法在Chomsky 文法分类中属于几型文法? 【解】(1)0101,0110,1010, 1001(2)分析G[Z]所推导出的句子的特点:由Z 开始的推导不外乎图1所示的四种情形。
图 1文法G[Z]可能的几种推导Z1U Z UZ1Z1Z1V由Z 推导出10或01后就终止或进入递归,而Z 的每次递归将推导出相同的符号串:10或01。
所以G[Z]产生的语言L(G[Z])={x|x∈(10|01)+ }(3)该文法属于3型文法。
例3 已知文法G=({A,B,C},{a,b,c},P,A), P由以下产生式组成:A→abcA→aBbcBb→bBBc→CbccbC→CbaC→aaBaC→aa此文法所表示的语言是什么?【解】分析文法的规则:每使用一次Bc→Cbcc,b、c的个数各增加一个;每使用一次aC→aaB或aC→aa, a的个数就增加一个;产生式Bb→bB、 bC→Cb起连接转换作用。
编译原理与技术1

编译原理与技术模拟试题一一、填空题(20分,每空2分)1.1编译程序的工作过程可划分为词法分析、语法分析、、中间代码生成、代码优化、等阶段,一般在阶段对表达式中运算对象的类型进行检查。
答案:语义分析、目标代码生成、语义分析解释:要求掌握编译器的工作原理和特点。
编译和解释方式是翻译高级程序设计语言的两种基本方式。
解释程序也称为解释器,它或者直接解释执行源程序,或者将源程序翻译成某种中间表示形式后再加以执行;而编译程序(编译器)则首先将源程序翻译成目标语言程序,然后在计算机上运行目标程序。
编译过程包含词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化、目标代码生成,以及符号表管理和出错处理。
表达式的类型信息属于语义信息,所以在语义分析阶段进行类型检查。
1.2 和预测分析法是自上而下的语法分析方法。
答案:递归下降法解释:语法分析的任务是根据语言的语法规则,分析单词串是否构成短语和句子,即表达式、语句和程序等基本语言结构,同时检查和处理程序中的语法错误。
根据语法树(或分析树)的建立方式,语法分析可分为自上而下分析和自下而上分析两类,递归下降分析和预测分析属于自上而下的语法分析方法。
1.3常用的存储分配策略有存储分配和动态存储分配,其中,动态存储分配策略包括分配和分配。
答案:静态、栈、堆解释:编译器怎样对存储空间进行组织和采用什么样的存储分配策略,很大程度上取决于程序设计语言中所采用的机制。
编译器具体实现时,根据语言机制的特性,采用静态分配策略、栈分配策略和堆分配策略三种方式的其中若干种。
静态分配策略是指编译时安排所有数据对象的存储,即绑定是静态确定的;栈分配策略是指按栈的方式管理运行时的存储;堆分配策略是指在运行时根据要求从堆数据区动态地分配和释放存储。
1.4移进、归约是分析中的典型操作。
答案:自下而上或LR解释:自下而上分析的一般思路是从句子ω开始,从左到右扫描ω,反复用产生式的左部替换产生式的右部、谋求对ω的匹配,最终得到文法的开始符号,或者发现一个错误。
编译原理

课程地位:编译理论与方法
计算机科学与技术中理论和实践相结合的最好典范 ACM 图灵奖,授予在计算机技术领域作出突出贡献的 科学家
程序设计语言、编译理论与方法约占1/3
程序的构造方法
1.1 什么是编译程序
编译程序与程序员的关系? 回顾程序执行的方式
解释型,如:BASIC 编译型,如:C 混合型,如:JAVA
1. 词法分析
任务: 对源程序字符流进行扫描和分解,识别出一 个个单词符号。 依循原则:构词规则 描述工具:有限自动机 例: Z := X + 6 * Y z : = x + 6 * y
可识别为下列单词(记号): 标识符z 赋值 := 标识符x 加号+ 数字6 乘号* 标识符y
2. 语法分析
任务:在词法分析的基础上,根据语言的语法规则把单词 符号串分解成各类语法单位。 依循的原则:语法规则 描述工具:上下文无关文法、语法树和抽象语法树 例(PASCAL): VAR Z,X,Y:real; E Z := X + 6* Y :=
PROCEDURE INCWAP(M,N:INTEGER); LABEL START; VAR K:INTEGER; BEGIN START: K:=M+1; M:=N+4; N:=K; END.
5
PROCEDURE INCWAP(M,N:INTEGER); LABEL START; VAR K:INTEGER; BEGIN START: K:=M+1; 表 0.1 符号名表 SNT M:=N+4; NAME INFORMATION N:=K; END. M 形式参数,整 型,值参数 N 形式参数,整 型,值参数 K 整型,变量
编译原理课后习题答案

编译原理课后习题答案编译原理习题答案习题11.1翻译程序:把⽤某种程序设计语⾔(源语⾔)编写的程序(源程序)翻译成与之等价的另⼀种语⾔(⽬标语⾔)的程序(⽬标程序)。
编译程序:⼀种翻译程序,将⾼级语⾔编写的源程序翻译成等价的机器语⾔或汇编语⾔的⽬标程序。
1.2词法分析、语法分析、语义分析和中间代码⽣成、代码优化、⽬标代码⽣成1.3词法分析:根据语⾔的词法规则对构成源程序的符号进⾏扫描和分解,识别出⼀个个的单词。
语法分析:根据语⾔的语法规则,把单词符号串分解成各类语法单位。
语义分析及中间代码⽣成:对语法分析识别出的语法单位分析其含义,并进⾏初步翻译。
代码优化:对中间代码进⾏加⼯变换,以产⽣更⾼效的⽬标代码。
⽬标代码⽣成:将中间代码变换成特定机器上的绝对指令代码、可重定位的指令代码或会变指令代码。
以上5个阶段依次执⾏。
习题22.1 (1)有穷⾮空的符号集合(2)利⽤产⽣是规则A->v将A替换为v时与A的上下⽂⽆关。
(3)略(4)推导是把句型中的⾮终结符⽤⼀个产⽣是规则的右部开替代的过程;直接推导是将⾮终结符的替代结果只⽤了⼀次产⽣式规则。
(5)略(6)⼀个句型的最左直接短语(7)如果⼀个⽂法存在某个句⼦对应两棵不同的语法树或有两个不同的最左(右)推导,则称这个⽂法是⼆义的。
2.2(1)VN ={Z,A,B} VT ={a,b,c,d,e}(2)abbcde,abbbcde是,acde不是。
2.3 (1)L[G]={d|n≥1,m≥0}(2)2.4 (1) A=>B=>c=>fAg=>fBg=>fCg=>feg(2)A=>AaB=>AaC=>Aae=>Bae=>BcCae=>Bceae=>Cceae=>eceae(3)A=>B=>BcC=>BcfAg=>BcfAaBg=>BcfAaCg=>BcfAaeg=>BcfBaeg =>BcfCaeg=>Bcfeaeg=>Ccfeaeg=>ecfeaeg(3)中题⽬有错应为C fCg|e2.5L[G]={a?b?c?|aab,n≥2}2.6 (1)Z→AB A→Aa|ε B→Bb|ε(2)Z→aZb|ab(3)Z→aAb A→aAb|b(4)Z→AB A→aAb|ab B→cB|ε(5)Z→aaAb|ab Z→aaBb|bb A→aaAb|ab B→aaBb|bb2.7 ⼀位数:Z→2|4|6|8两位数:Z→AB A→1|2|3|4|5|6|7|8|9 B→0|2|4|6|8三位以上:Z→ACB A→1|2|3|4|5|6|7|8|9 B→0|2|4|6|8 C→CDD→0|1|2|3|4|5|6|7|8|92.8证明:E=>E+T=>E+T*F短语:T*F E+T*F 直接短语:T*F 句柄:T*F2.9 语法树: E 短语:E*T , (E*T) , F↑(E*T) ,F ,E* F↑(E*T)E *F 直接短语:E*T , FT ↑ F 句柄:FF ( E )E * T2.10(1)语法树(2)直接短语:a , ZZ 句柄:Z( L )L , ZZ ( L )Za2.11最左推导:Z=>ZaB=>BaB=>B+AaB=>A+AaB=>(+)Z*aB=>(+)ZaB*aB =>(+)+aB*aB=>(+)+aA*aB=>(+)+a(*aB=>(+)+a(*aA=>(+)+a(*a(直接短语:(,+句柄:(2.12(1) S=>iSeS=>iiSeS=>iiIeS=>iiIeIS=>iS=>iiSeS=>iiIeS=>iiIeI(2) S=>SaS=>cSaS=>cfaS=>cfafS=>cS=>cSaS=>cfaS=>cfaf(3) E=>EOE=>EOEOE=>iOEOE=>i+EOE=>i+iOE=>i+i-E=>i+i-iE=>EOE=>iOE=>i+E=>i+EOE=>i+iOE=>i+i-E=>i+i-i2.13 Z→aABZ|cCACdA→bAB|aZA|cCCB→bAB|CzbC→cZ|c习题33.1(1)确定的有限⾃动机(2)不确定的有限⾃动机(3)正规集是⼀类特殊的单词集合,正规式是正规集的描述⼯具 3.2 (1) (1|2|3|4|5|6|7|8|9|0)*(1|3|5|7|9) (2) 11(0|1)*00 3.3 证明:b *(a|b)+={a,b,ab,ba,aa,bb …} (a|b)+={a,b,ab,ba,aa,bb …} 3.4 (1)(2)DDDD3.5(1) (2)(3)3.6(1) (01|10) *(01|10)(2) (0(1|00)*)|003.7(1) Z →1AB (2)Z →ABA →(0|1)A A →0A|εA →0|1B →(0|1)B|ε B →0B B →ε3.8 r=a(a|b )*bb3.9 Z →1BB →0Z|0 Z →0Z|ε3.10 3.11DDD习题44.1 (1)若⽂法G[Z]满⾜①⽂法不含左递归②③(2)4.2(1) First(S)={a,d} First(B)={a,d,c,ε}First(A)={a,d,e,c} First(D)={a,d,ε}Follow(S)={#,a,b,d,e} Follow(B)={a,d}Follow(A)={b} Follow(D)={e,a,d,b}(2) 不是4.3 (1) 证明: First(Z)={a,b,c} Follow(S)={#,a,b,c,d} First(A)={a,b,c,d} Follow(A)={ #,a,b,c,d }First(B)={a,d,c} Follow(B)={ a,b,c,d } 是LL(1)⽂法。
编译原理:第一章 引论

常见的表格:符号名表,常数表,标号表,入 口名表,过程引用表。 格式:
名字
信息
合肥工业大学 计算机与信息学院软件所
例: PASCAL程序段:
PROCEDURE INCWAP(M,N:INTEGER); LABEL START; VAR K:INTEGER; BEGIN START: K:=M+1; M:=N+4; N:=K; END.
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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:
绝对指令代码: 可直接运行 可重新定位指令代码: 需要连接装配 汇编指令代码: 需要进行汇编
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4. 优化
任务:对于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的目标代码。 主要包括:公共子表达式提取、合并已知量、 删除无用语句、循环优化等。 依循的原则:程序的等价变换规则
FOR K:=1 TO 100 DO BEGIN X:=I+1; M := I + 10 * K; N := J + 10 * K; END
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语法分析举例说明
C语言程序 Void jisuan() { int y,c,d; float x,a,b; x=a+b*50; y=c+)d*(x+b; } 现在我们对x=a+b*50; 进行语 法分析。
赋值语句的语法 规则: A V=E E T|E+T T F|T*F F V|(E)|C V 标识符 C 常数
编译原理习题与答案教程

a
第三章
X
a
1
解:用子集法将NFA确定化,如 下图所示。 I {X} {1} {3} {2,3,Y} {3,Y} {3,4} {2,3,4,Y} {3,4,Y} Ia {1} {2,3,Y} - {2,3,Y} {2,3,Y} {3,4} {2,3,4,Y} {2,3,4,Y} Ib
a 0 1 1 3
b
6
b
b
0 1 2 3 4 5 6 7
a 1 3 - 3 3 5 6 6
b 2 4 5 6 5 7 6 7
第三章
对上图的 DFA 进行最小化。首先将
状态分为非终态集和终态集两部分: 0 {0,1,2,5}和{3,4,6,7}。 1
由终态集可知,对于状态 3 、6 、7 ,
(0|1)*01(0|1)* 1*0*
第三章
3. 请描述下面正规式定义的串. 字母表S = {x, y}。 a) x(x|y)*x 必须以 x 开头和x结尾的串 b) x*(yx+)*x* 每个 y 至少有一个 x 跟在后边的串 c) (x|y)*(xx|yy) (x|y)* 所有含两个相继的x或两个相继的y的串
N
N123 D123
第二章
2.5 证明下面的文法是二义性的。 S→iSeS | iS | i 答:对句子iiiei对应两棵不同的语法树
S
i i S i S e S i i i S
S
e S i S i
第二章
2.9 设有文法G[T]: T→T*F|F F→ FîP|P P→(T)|i 分析句型T*P î (T*F)的短语、直接短语和句柄 答:句型T*P î (T*F)的语法树: T
1 X
第三章
《哈工大编译原理》课件

词法分析过程
输入
源程序的字符流。
01
输出
源程序的标记流。
02
1. 初始化
设置初始状态和缓冲区。
03
2. 循环
04 从缓冲区中取出一个字符,根
据当前状态和该字符确定下一 个状态和标记。
3. 输出
05 输出当前标记,并更新状态和
缓冲区。
4. 结束条件
06 当缓冲区为空且所有字符都被
处理时,结束词法分析。
三地址代码的生成
三地址代码定义
三地址代码是一种中间代码形式,由一系列的三元式组成,每个三 元式包含三个操作数和两个操作符。
三地址代码的特点
三地址代码具有简单、直观和易于优化的特点,能够清晰地表示程 序中的控制流程和数据流。
三地址代码的生成算法
常见的三地址代码生成算法包括递归下降分析法和语法制导翻译法 。
示中间代码,以便进行有效的优化和转换。
代码生成器的构造
代码生成器通常由指令选择、控制流优化、循环优化等 模块组成。
控制流优化模块负责对控制流进行分析和优化,如消除 冗余计算、消除无用代码等。
指令选择模块负责从中间代码中选择合适的机器指令, 并进行指令调度和并行化。
循环优化模块负责对循环结构进行优化,如循环展开、 循环合并等。
编译原理的应用非常广泛,如编译器设计、程序分析、软件工程等。
编译过程的基本概念
源程序
用高级语言编写的程序,也称为源代码。
目标程序
编译后的程序,也称为目标代码或机器代码。
编译程序
将源程序翻译成目标程序的软件。
编译过程
将源程序通过词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、优化 、目标代码生成等阶段,最终生成目标程序的过程。
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编译原理与技术模拟试题一
一、填空题(20分)
1.1编译程序的工作过程可划分为词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化、目标代码生成等
阶段,一般在语义分析阶段对表达式中运算对象的类型进行检查。
1.2 递归下降法和预测分析法是自上而下的语法分析方法。
1.3常用日的存储分配策略有静态存储分配和动态存储分配,其中,动态存储分配策略包括栈分配和堆分配。
1.4移进、归约是自下而上或LR 分析中的典型操作。
1.5对于数组M[1..6, 1..8],如果每个元素占k个存储单元,且起始地址为a,则以行为主序存放时元素M[4,4]的地址是__ a+27*k __,以列为主序存放时元素M[4,4]的地址是__ a+21k __。
二、单选题(20分)
2.1词法分析器不能 D 。
A. 识别出数值常量
B. 过滤源程序中的注释
C. 扫描源程序并识别记号
D. 发现括号不匹配
2.2给定文法A→bA|ca, C 是该文法的句子。
A. bba
B. cab
C. bca
D. cba
2.3一个句型中的最左 B 称为该句型的句柄。
A. 短语
B. 直接短语
C. 非终结符号
D. 终结符号
2.4已知文法G[S]:S→A1A→A1|S0|0。
与G等价的正规式是 C 。
A. 0(0|1)*
B. 1*|0*1
C. 0(1|10)*1
D. 1(10|01)*0
2.5源程序是句子的集合, B 可以较好地反映句子的结构。
A. 线性表
B. 树
C. 完全图
D. 堆栈
2.6与逆波兰式ab+c*d+对应的中缀表达式是 B 。
A. a+b+c*d
B. (a+b)* c+d
C. (a+b)* (c+d)
D. a+b*c+d
2.7识别上下文无关语言的自动机是 A 。
A. 下推自动机
B. NFA
C. DFA
D. 图灵机
2.8 B 是与规范归约(最左归约)互逆的一个过程。
A. 最左推导
B. 最右推导
C. 词法分析
D. 语义分析
2.9文法G产生的 A 的全体是该文法描述的语言,
A. 句子
B. 短语
C. 终结符
D. 非终结符
2.10在表达式x:=y+1中, A 作为左值出现(其中,“:=”表示赋值)。
A. x
B. y
C. 1
D. y+1
三、简答题(30分)
3.1 (5分)请分别写出传值调用、引用调用方式下,下面代码的输出结果。
program main(input,output)
procedure f(a,b)
begin
a :=
b - a;
b := a * b + 1;
end;
begin
x := 5; y := 10;
f(y,x);
print(x,y);
end.
3.1
传值调用方式:5 10 引用调用方式:-24 -5
3.2 (10分)请计算下面文法G(E)中各非终结符的FIRST 和FOLLOW 集合。
请说明该文法为什么不是LL(1)文法。
G(E):E →E
* T | T T →T - F | F F →(E) | id 3.2
FIRST(F) = FIRST(T) = FIRST(E) = { (,id }
FOLLOW(E) = {#,*,)} FOLLOW(T) = {-, *, #,) } FOLLOW(F) = {-, *, #,) }
3.3(10分)下图所示的分析树用到了某个上下文无关文法的所有产生式。
(a) 给出该文法的所有非终结符号集合N 和终结符号集合T 。
(b) 给出该文法的产生式集合。
S
ε
A a
B b S c A c b B d c
3.3
N = {S, A, B} T = {a, b, c, d}
S → aAcB | Bd A → AaB | c B → bScA | b | ε
3.4(5分)某程序执行到某一时刻时控制栈中的内容如下所示(其中M 是主程序,P 、Q 、R 、S 均是过程),给出所有在生存期的活动的调用关系(提示:若A 调用B ,则记为A →B)。
3.4
M → P → R → Q → S → S
四、综合题(40分)
4.1(15分)设有正规式r=1(0|1)*
1,试给出: (a )(5
分)识别该正规集的NFA ;
(b )(10分)识别该正规集的DFA (要有计算过程);
4.1 (a)NFA 如下图所示
(b) s0 = {A}
ε_闭包(s0) = s0 初态
ε_闭包(smove(s0,1)) = {B} 记为s1
ε_闭包(smove(s1,0)) = {B} = s1
ε_闭包(smove(s1,1)) = {B,C} 记为s2,终态
ε_闭包(smove(s2,0)) = {B} = s1
ε_闭包(smove(s2,1)) = {B,C } = s2
DFA如下图所示
4.2(15分)设有上下文无关无法G及其语法制导翻译如下(注:G中终结符id仅由单个英文字母组成,如a, b等):
E→E1*T {E.place=newtemp; emit(*, E1.place, T.place, E.place;}
| T {E.place=T.place;}
T→T1-F {T.place=newtemp; emit(-, T1.place, F.place, T.place;}
| F {T.place=F.place;}
F→(E) {F.place=E.place;}
| id {F.place=;}
(a)(4分)画出句子a-b*c的分析树;
(b)(3分)写出当a=1、b=2、c=3时的计算结果;(*表示算术乘、-表示算术减)
(c)(8分)将文法G简化为:E→E*T|T,T→T-F|F,F→id,给出其识别活前缀的DFA,该DFA的项目集中有冲突吗?若有,是哪种类型的冲突。
4.2(a)
E
E*T
T-F
T
F a b
F
c
(b) -3
(c)拓广文法,增加产生式:S→E,识别活前缀的DFA如下图所示
存在移进-归约冲突
4.3(10分)阅读以下程序代码
if (y > 0 and x > 0)
while (x > y) do x = x - y
else y = 1
(a)(4分)请画出其代码结构图(流程图);(b)(6分)给出其三地址码序列。
4.3(10分)阅读以下程序代码
if (y > 0 and x > 0)
while (x > y) do x = x - y
else y = 1
(a)(4分)请画出其代码结构图(流程图);(b)(6分)给出其三地址码序列。
(a)
(b)
101 if y>0 goto 103
102 goto 104
103 if x>0 goto 105
104 goto 110
105 if x>y goto 107
106 goto 111
107 t1 = x – y
108 x = t1
109 goto 105
110 y = 1
111。