程序设计语言编译原理
程序设计语言编译原理第三版第7章
N→ Є
D →id: T { enter(top(tblptr), , T.type, top(offset)); top(offset):= top(offset) +T.width } 24
§7.2
说明语句
2.含嵌套说明的翻译模式：
(1)语义规则中的操作: Mktable (previous): 创建一张新符号表,并返回指向新表的一个指针; Enter (table, name, type, offset):
(2)置相对地址为当前offset之值， (3)使offset加上该名字所表示的数据对象的域宽。
20
§7.2 说明语句
3. 相应的翻译模式：
PD { offset:=0 } { enter (, T.type,offset);
DD;D
Did:T
offset:=offset+t.width } Tinteger
(0) (1) (2) (3) (4) (5)
(2) (3) (4)
16
§7.１ 中间语言
4.间接三元式：便于代码优化处理
方法：间接码表+三元式表
按运算的先后顺序列出有关三元式在三元表中的位置 例: 语句X:=(A+B)*C;Y:=D↑(A+B)的间接三元式表示如下所示: 间接代码 三元式表 (1) (2) (3) (1) (4) (5)
30
已归约串
PLACE
输入串
语义动作
# #X # X:= # X:= # X:= # X:= # X:=
X:= -B*(C+D)# X := -B*(C+D)# X_ -B*(C+D)# X__ B*(C+D)# -B X__B *(C+D)# -E X__B *(C+D)# { E.place:=p=<B>} E1 X_T1 *(C+D)# {E1.place:=newtemp=T1; 生成四元式(1) } … … … … # X:=E*(C X_T1__C +D)# # X:=E*(E1 X_T1__C +D)# { E1.place:=p=<C> } … … … …
编译原理讲什么
编译原理讲什么
编译原理是研究程序编译的原理和方法的学科。
它主要涉及了程序的词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化、目标代码生成以及代码生成和目标代码优化等几个方面。
编译原理的核心思想是将高级语言编写的程序转换为机器语言，使计算机能够正确、高效地执行这些程序。
在程序编译的过程中，首先需要进行词法分析，将程序源代码按照词汇单元进行划分，并生成对应的词法单元序列。
然后进行语法分析，根据语法规则判断词法单元序列是否符合语法规定，如果符合，则进行语法分析树的生成。
接下来是语义分析，对语法分析树进行验证和修正，以确保程序语义的正确性。
在语义分析之后，就需要生成中间代码，以便通过后续的编译过程进行处理。
中间代码是一种抽象的计算机指令集，它与特定的计算机体系结构无关。
在中间代码生成之后，就可以进行代码优化，以提高程序的执行效率和资源利用率。
目标代码生成是将中间代码翻译为目标机器平台上的机器代码的过程。
在目标代码生成之后，还可以进行目标代码优化，以进一步提高代码的执行效率和资源利用率。
编译原理的研究不仅能够帮助理解程序设计语言的工作原理，还有助于开发高效、可靠的编译器和解释器。
它对于提高程序的执行效率、减少资源消耗以及简化程序设计过程都具有重要的意义。
计算机程序设计语言与编译原理
计算机程序设计语言与编译原理计算机程序设计语言和编译原理是计算机科学与技术中非常重要的两个方向，它们相互关联，相辅相成，在软件开发领域起着至关重要的作用。
本文将介绍计算机程序设计语言和编译原理的基本概念、原理和应用，并附带答案和解析以供参考。
第一节：计算机程序设计语言的基本概念与分类计算机程序设计语言是计算机人机交互的桥梁，是一种特殊的符号系统，用于描述计算机程序的结构和行为。
根据语言的形式和特点，计算机程序设计语言可以分为编译型语言和解释型语言两大类。
1. 编译型语言编译型语言是将程序源代码编译为目标代码后再执行的语言。
它的执行效率较高，但开发周期较长。
常见的编译型语言有C、C++和Pascal等。
2. 解释型语言解释型语言是将程序源代码逐行解释执行的语言。
它的开发周期较短，但执行效率相对较低。
常见的解释型语言有Python、JavaScript和Ruby等。
第二节：编译原理的基本概念与过程编译原理是研究将高级语言程序翻译成等价的机器语言程序的原理和方法。
它包括词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成等基本过程。
1. 词法分析词法分析是将字符序列转换为单词序列的过程。
它通过正则表达式和有限自动机等方法识别出程序中的关键字、标识符和常量等。
2. 语法分析语法分析是将单词序列转换为语法树的过程。
它通过上下文无关文法和语法分析算法（如LL算法和LR算法）来分析语法结构。
3. 语义分析语义分析是对语法树进行静态语义检查和语义动作的过程。
它通过符号表和类型检查等方法确保程序的语义正确性。
4. 中间代码生成中间代码生成是将高级语言程序转换为一种类似于汇编语言的中间代码的过程。
它既保留了源程序的结构，又利于后续的代码优化。
5. 代码优化代码优化是对中间代码进行变换和重组，以改进程序的执行效率和资源利用率的过程。
它可以包括常数合并、循环展开和指令调度等优化技术。
6. 目标代码生成目标代码生成是将中间代码转换为目标机器代码的过程。
程序设计语言编译原理(第三版)第3章
程序设计语言编译原理(第三版)第3章第3章词法分析任务：从左至右逐个字符地对源程序进行扫描，产生一个个的单词符号，把作为字符串的源程序改造成为单词符号串。
§3.1§3.2§3.3§3.4对于词法分析器的要求词法分析器的设计正规表达式与有限自动机词法分析器的自动产生(LE某)—略1§3.1对于词法分析器的要求一.功能和输出形式二.接口设计§3.1对于词法分析器的要求一.功能和输出形式1.功能：输入源程序，输出单词符号2.单词符号的分类(1)关键字:由程序语言定义的具有固定意义的标识符，也称为保留字或基本字。
例如：Pacal语言中begin(2)标识符：用来表示各种名字。
endifwhile等。
如变量名、数组名、过程名等。
(3)常数：整型、实型、布尔型、文字型等例：100(5)界符：,;3.14159()true等ample(4)运算符：+、-、某、/3§3.1对于词法分析器的要求3.输出的单词符号形式二元式：(单词种别，单词符号的属性值)通常用“整数编码”“单词符号的特征或特性”单词符号的编码：标识符：一般统归为一种常数：常按整型、实型、布尔型等分类关键字：全体视为一种/一字一种运算符：一符一种界符：一符一种4§3.1对于词法分析器的要求例：考虑下述C++代码段：while(i>=j)i--;经词法分析器处理后，它将被转换为如下的单词符号序列：<while,-><(,-><id,指向i的符号表项的指针><>=,-><id,指向j的符号表项的指针><),-><id,指向i的符号表项的指针><--,-><;,->§3.1对于词法分析器的要求二.接口设计1.词法分析器作为独立的一遍词法分析字符流(源程序)单词序列(输出在一个中间文件上)2.词法分析器作为一个独立的子程序，但并不一定作为独立的一遍语法分析器单词(至少一个)调用(取下一个单词)词法分析器优点：使整个编译程序的结构更简洁、清晰和条理化.6§3.2词法分析器的设计一.输入和预处理二.单词符号的识别三.状态转换图及其实现§3.2词法分析器的设计一.输入、预处理1.预处理：剔掉空白符、跳格符、回车符、换行符、注解部分等.原因：编辑性字符除了出现在文字常数中之外，在别处的任何出现都无意义.#注解部分不是程序的必要组成部分，它的作用仅在于改善程序的易读性和易理解性.8§3.2词法分析器的设计2.预处理子程序：每当词法分析器调用时，就处理出一串确定长度(如120个字符)的输入字符，并将其装进词法分析器所确定的扫描缓冲区中。
陈火旺编译原理第三版
陈火旺编译原理第三版
陈火旺、刘春林、谭庆平、赵克佳、刘越编著的《程序设计语言编译原理(第3版高等学校电子信息类规划教材)》的参考学时数80学时，其主要内容包括词法分析、语法分析、属性文法与语法制导翻译、语义分析与中间代码产生、符号表与运行时存储空间组织、优化．与目标代码生成、并行编译技术。
本书将编译技术的*发展，例如属性文法、面向对象语言的编译技术、并行编译技术、编译程序自动构造工具等内容系统地融合到教材中。
本书的主要例题和习题均以C、Pascal为语言背景，并在一些重要的章节中增加了必要的例题，以帮助读者理解和自学。
使用本教材时应注意，在学这门课之前，学生必须预修计算引论(程序设计方法)和高级语言(PASCAL、C或C++)，并且好具有数据结构和离散数学方面的基本知识。
编译原理和解释器的设计和实现方法
编译原理和解释器的设计和实现方法近年来，编程语言的应用场景越来越广泛，但是不同的编程语言为了能够被计算机所理解，需要进行相应的编译或解释。
而编译原理和解释器的设计和实现方法就成了我们必须要掌握的知识点。
本文将从理论基础到实际操作，从编译器和解释器的设计到实现方法，一一探究编译原理和解释器的相关内容。
一、编译原理的基础知识编译原理是指根据程序设计语言的源代码，将其转换为目标语言，以实现计算机能够理解和执行的过程。
编译原理的基础知识包括词法分析、语法分析、语义分析和代码生成等部分。
1. 词法分析：词法分析的主要任务是将源代码中的字符序列转换成词法单元（Token）。
在此过程中，需要识别出不同的关键字、标识符、运算符和界符等。
2. 语法分析：语法分析的主要任务是识别符合语法规则的抽象语法树（AST）。
在此过程中，需要建立相应的语法分析树，以便更好地理解代码结构。
3. 语义分析：语义分析的主要任务是对词法和语法分析的结果进行加工，生成相应的中间代码。
在此过程中，需要解决相应的类型推断问题、属性计算问题等。
4. 代码生成：代码生成的主要任务是将中间代码转换成目标代码，生成可执行文件。
在此过程中，需要考虑不同目标机器的指令集和寄存器数量等问题。
以上四个部分都是编译原理的重要组成部分。
其中的实现方法和技巧，涉及到很多理论和实践经验的积淀。
二、解释器的设计和实现方法相对于编译器，解释器是一种特殊的翻译器，它在翻译之前并不需要生成目标代码，而是基于源代码进行动态解释。
解释器的设计和实现方法，也是十分重要的。
1. 解释器的工作原理解释器的的工作原理是将源代码进行词法分析和语法分析，并构建相应的语法树。
然后，通过执行语法树上的节点指令，实现相应的计算和操作。
由于解释中间结果不需要写入目标文件，因此解释器相比于编译器具有较高的灵活性和交互性。
2. 解释器的优缺点解释器的优点在于快速执行和易于调试。
由于解释器在执行过程中不需编译和链接阶段，因此可以将部分高层次的语义部分延迟到执行中逐步解析。
程序设计语言编译原理第三版第10章
§10.2 局部优化
举例:考察下面的三地址代码程序
（1）Read X
（2）Read Y
B1
（3）R:=X mod Y （4）if R=0 goto (8) B2
（5）X:=Y
（6）Y:=R
B3
（7）goto(3)
（8）write Y B4
（9）halt
B1
B2
B3
B4
§10.2 局部优化
3.流图及其生成
标识符(包括常数)-结点 NODE(A)-描述上述对应关系的函数,其值或者是一个结点的编号,
或者无定义
(2)中间代码的三种形式:A:=B A:=op B A:=B op C 或 A:=B[C]
(3)构造算法: ①开始,DAG为空 ②对基本块中每一条中间代码式,依次执行以下步骤:
§10.2 局部优化
步骤: 1.如果NODE(B)无定义,则构造一标记为B的叶结点并定义
NODE(B)为这个结点 如果当前代码是0型,则记NODE(B)的值为n,转4 如果当前代码是1型,则转2(1) 如果当前代码是2型,则(ⅰ)如果NODE(C)无定义,则构造一标 记
为C的叶结点并定义NODE(C)为这个结点;(ⅱ)转2(2)
(1)T0:=3.14 (2)T1:=2*T0 (3)T2:=R+r (4)A:=T1*T2 (5)B:=A (6)T3:=2*T0 (7)T4:=R+r (8)T5:=T3*T4 (9)T6:=R-r (10)B:=T5*T6
(4)代数变换
§10.2 局部优化
二、基本块的DAG表示及其应用
1.基本块的DAG:
一种结点带有下述标记或附加信息的DAG
(1)图的叶结点以一标识符(变量名)或常数作为标记,表示该 结点代表该变量或常数的值。
程序设计语言编译原理第三版答案
程序设计语言编译原理第三版答案【篇一：西北工业大学版(蒋立源第三版)编译原理课后习题答案】解：源程序是指以某种程序设计语言所编写的程序。
目标程序是指编译程序（或解释程序）将源程序处理加工而得的另一种语言（目标语言）的程序。
翻译程序是将某种语言翻译成另一种语言的程序的统称。
编译程序与解释程序均为翻译程序，但二者工作方法不同。
解释程序的特点是并不先将高级语言程序全部翻译成机器代码，而是每读入一条高级语言程序语句，就用解释程序将其翻译成一段机器指令并执行之，然后再读入下一条语句继续进行解释、执行，如此反复。
即边解释边执行，翻译所得的指令序列并不保存。
编译程序的特点是先将高级语言程序翻译成机器语言程序，将其保存到指定的空间中，在用户需要时再执行之。
即先翻译、后执行。
2解：一般说来，编译程序主要由词法分析程序、语法分析程序、语义分析程序、中间代码生成程序、代码优化程序、目标代码生成程序、信息表管理程序、错误检查处理程序组成。
3解：c语言的关键字有：auto break case char constcontinue default do double else enum extern float for goto if int long register return short signed sizeof static struct switch typedef union unsigned void volatile while。
上述关键字在c语言中均为保留字。
4解：c语言中括号有三种：{}，[]，（）。
其中，{}用于语句括号；[]用于数组；（）用于函数（定义与调用）及表达式运算（改变运算顺序）。
c语言中无end关键字。
逗号在c语言中被视为分隔符和运算符，作为优先级最低的运算符，运算结果为逗号表达式最右侧子表达式的值（如：(a,b,c,d)的值为d）。
5略第二章习题解答1.（1）答：26*26=676（2）答：26*10=260（3）答：{a,b,c,...,z,a0,a1,...,a9,aa,...,az,...,zz,a00,a01,...,zzz},共26+26*36+26*36*36=34658个2.构造产生下列语言的文法（1）{anbn|n≥0}（2）{anbmcp|n,m,p≥0}（3）{an # bn|n≥0}∪{cn # dn|n≥0}解：对应文法为g(s) = ({s,x,y},{a,b,c,d,#}, {s→x,s→y,x→axb|#,y→cyd|# },s)（4）{w#wr# | w?{0,1}*,wr是w的逆序排列}解：g(s) = ({s,w,r},{0,1,#}, {s→w#, w→0w0|1w1|# },s)（5）任何不是以0打头的所有奇整数所组成的集合（6）所有偶数个0和偶数个1所组成的符号串集合解：对应文法为s→0a|1b|e，a→0s|1c b→0c|1s c→1a|0b3.描述语言特点（1）s→10s0s→aaa→baa→a解：本文法构成的语言集为：l(g)={(10)nabma0n|n, m≥0}。
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1.词法分析
➢ 任务： ❖ 从左到右一个字符一个字符地读入源程序，对构成源
程序的字符流进行扫描和分解，从而识别出一个个单 词(或单词符号、或简称符号、记号)。 ❖ 如基本字(begin、end、for、while等)、标识符、常数、 算符和界符(标点符号、左右括号等)。
不需重写与机器无关的部分即可改变目标机
3. 世界上第一个编译程序 Fortran，20世 纪50年代中期研制成功。
当时，人们普遍认为设计和实现编译程序是一 件十分困难的事情， 经过四十年的努力，编译理论 和技术得到迅速发展，现在已形成了一套比较成熟 的、系统化的理论与方法，并且开发出了一些好的 编译程序的实现语言、环境和工具。
§1.2 编译程序概述
从概念上来说，一个编译程序的整个工作 过程是划分成阶段进行的。每个阶段将源程序 的一种表示形式转换成另一种表示形式。各个 阶段进行的操作在逻辑上是紧密连接在一起的。
下面给出了一个编译过程的各个阶段，这是 一种典型的划分方法。
编译程序总框图
编译和解释程序
初始数据
源 程 序
(2)并且整个字符串属于赋值语句范畴。
2. 语法分析
id1 := id2 + id3 * 60 语法分析器
:=
id1
+
id2
*
id3
60
符号表
1 position . . .
2 initial . . .
3 rate
...
3. 语义分析与中间代码产生
➢ 任务： 对语法分析所识别的各类语法范畴，对各种
陈意云、张昱，编译原理及实践，高等教育出 版社，2005
陈意云、张昱，编译原理习题精选与解析，高 等教育出版社，2005
目录
❖ 概述 ❖ 词法分析 ❖ 语法分析 ❖ 语法制导的翻译 ❖ 类型检查
❖ 类型检查 ❖ 运行时存储空间的组织和管理 ❖ 中间代码生成 ❖ 代码生成 ❖ 代码优化
第1章 编译原理概论
应用软件层 语言处理系统
操作系统 裸机
2.编译程序分类(按用途和侧重性)
❖ 诊断编译程序(Diagnostic Compiler)
开发、调试
❖ 优化编译程序(Optimizing Compiler)
提高代码效率
❖ 交叉编译程序(Crossing Compiler)
产生不同于宿主机的机器代码
❖ 可变目标编译程序(Retargetable Compiler)
1. 词法分析
position := initial + rate * 60 词法分析器
符号表
1 position . . .
2 initial . . .
3 rate
...
id1 := id2 + id3 * 60
单词符号是语言的基本组成部分，是人们理解和编 写程序的基本要素。识别和理解这些要素无疑也是 翻译的基础。
如同将英文翻译成中文一样，如果对英语单词不理 解，则谈不上进行正确的翻译。
依循原则：语言的词法规则 (或语言的构词规则) 描述方法：上下文无关文法 描述工具：正规式和有限自动机
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元(语法范畴)，如：短语、 子句、句子(语句)、程序段、程序等。
编译原理课程讲什么内容？
介绍编译器构造的一般原理和基本实现方法。
介绍的理论知识：形式语言和自动机理论、语 法制导的定义和属性文法、类型论等
强调形式描述技术和自动生成技术
强调对编译原理和技术的宏观理解，不把注意 力分散到枝节算法，不偏向于某种源语言或目 标机器
为什么开设编译原理课？
对编程语言的设计和实现有深刻的理解，对和编 程语言有关的理论有所了解，对宏观上把握编程 语言来说，起一个奠基的作用。
❖ 编译器从逻辑上可以分成若干阶段 ❖ 每个阶段把源程序从一种表示变换成另一种表
示 ❖ 通过描述编译器的各个阶段来介绍编译该课题
§1.1 什么叫编译程序
➢ 通常所说的翻译程序是指这样的一个程序： 它能够把某一种语言（称为源语言）书写的程序改 造为另一种语言书写的程序（称为目标语言）。
❖ 如果源语言是诸如FORTRAN、PASCAL、C或 JAVA这样的“高级语言”，而目标语言是诸如汇编 语言或机器语言之类的“低级语言” ，这样的一个
从软件工程看，编译器是一个很好的实例，所介 绍的概念和技术能应用到一般的软件设计之中。
大多数程序员同时是简单语言的设计者，有助于 提高对这些语言的设计水平。
在软件逆向工程、程序理解和软件安全等方面有 着广泛的应用。
教材 陈意云、张昱，编译原理，高等教育出版社，2003
参考书
A. Aho, R. Sethi, and J. D. Ullman, Compilers: Principles, Techniques, and Tools , 2nd edition, Addison-Wesley, 1986
语法成份赋予具体的意义，并分析其含义，进 行初步翻译(产生中间代码)。
➢ 通常包括两方面工作：
❖ 一般这种语法短语，也称语法单位，可表示成语法 树。
❖ 通过语法分析，确定整个输入串是否构成语法上正 确的“程序”。
❖ 词法分析 线性分析 ❖ 语法分析 层次结构分析
依循原则：语言的语法规则 描述方法：上下文无关文法
❖ 例：z : = x + 0.618 y 语法分析要识别：
(1) x+0.618y为算术表达式；
编
目标
计
译
程序
算
程
结
序
果
源程序
解 释
计 算
程
结
初始数据
序
果
解释程序和编译程序的区别
功能
解释 源程序的一 程序 个执行系统
编译 源程序的一 程序 个转换系统
工作结果
源程序的 执行结果
源程序的 目标代码
实现技术上
执行中间代码
把中间代码转 换成目标程序
解释程序和编译程序的根本区别：
是否生成目标代码
接下来，我们介绍各个阶段的任务。
翻译程序就称为编译程序。
1. 编译程序 (compiler)
编译程序在计算机系统中的作用
➢ 编译系统：一种软件，一种系统 软件。
➢ 系统软件：居于计算机系统中最 靠近硬件的一层，其他软件一般 都通过系统软件发挥作用。如编 译系统和操作系统等。
➢ 语言处理系统：把软件语言书写 的各种程序处理成可在计算机上 执行的程序，如编译系统。