第1章+概论

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高级语言


与具体的计算机硬件无关，是面向问题的程序 设计语言，其表达方式接近于自然语言和数学 语言，易于人们接受和掌握。 采用类似于数学公式的书写方式：x = 1 + 3 特点：独立于具体的计算机硬件，程序的编制 和调试方便，通用性和可移植性好。在计算机 执行之前，需要通过编译程序翻译成目标语言 程序，或需要通过解释程序边解释，边执行。 时间与空间效率比较低。
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编译过程概述
编译程序完成从源程序到目标程序的翻 译工作，是一个复杂的整体的过程。 从概念上讲，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。
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编译阶段的经典划分方法是划分成6个 基本阶段。
编译逻辑过程 : 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
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2. 语法分析
功能:在词法分析输出的单词流基础上，依据源 程序的语法规则分析该单词流是否能正确地组 成各类语法单位，并指出其中的语法错误。 语法分析程序与自然语言中句子的语法分析 类似。语法分析定义了程序的结构元素及其关 系。通常将语法分析的结果表示为分析树或语 法树。
依据源程序的语法规则把源程序的单词 序列组成语法短语(表示成语法树)。
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比较 硬件识别 是否可直 接执行
机器语言 是唯一可以 识别的语言 可直接执行
面向机器
汇编语言 不可识别 不可，需汇 编、连接
面向机器 占用内存少
高级语言 不可识别 不可，需编译/解 释、连接
面向问题/对象 占用内存大
特点
占用内存少
执行速度快 使用不方便
执行速度快
较为直观 与机器语言
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赋值语句 标识符 := 表达式
表达式
+
表达式
标识符
表达式
*
表达式
标识符
整数
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3. 语义分析
语义审查(静态语义) 按照语法树的层次关系和先后次序，逐个语 句地进行语义处理。 主要任务： 进行类型审查，审查每个算符是 否符合语言规范，不符合时应报告错误。
类型匹配 类型转换
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4. 中间代码生成
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程序设 计语言
过程式语言 函数式语言 高级语言 逻辑式语言 对象式语言
Fortran,Pascal,C Lisp Prolog C++ 汇编语言 低级语言：面向机器的语言 机器语言
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机器语言




直接用计算机能够识别的二进制代码指令来编 写程序的语言。由二进制的指令代码组成。 1 + 3 表示为 10000001 00000001 00000011 最底层的计算机语言，不需要翻译就可以直接 被计算机硬件识别。对应不同的计算机硬件有 不同的机器语言。 特点：执行速度快，但编写程序的难度大，修 改、调试不方便，直观性差，不易移植。
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汇编语言


又称为符号语言。与机器语言一一对应，采用 能帮助记忆的英文缩写符号（指令助记符）来 代替机器语言指令中的操作码，用地址符号来 代替地址码。用指令助记符及地址符号书写的 指令称为汇编指令，用汇编指令编写的程序称 为汇编语言源程序。 将X、Y中的内容相加 表示为 ADD X Y 机器不能直接识别汇编语言程序，必须把它翻 译为机器语言程序才能执行。 特点：比机器语言直观，容易理解记忆，比高 级语言的执行效率高，通用性和移植性较差。
编译原理
1
教材
《编译原理》
张晶、陈香凝、董德义、李鑫、赵曦 编 哈尔滨工程大学出版社 2011年第一版
2
学科地位
编译原理是计算机专业的一门重要 专业课，旨在介绍编译程序构造的一般 原理和基本方法。 虽然只有少数人从事编译方面的工 作，但是这门课在理论、技术、方法上 都对学生提供了系统而有效的训练，有 利于提高软件人员的素质和能力。
3. 两者关系：编译程序是翻译程序的子集。
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编译程序的功能
编译器的输入对象 编译器的输出对象
源程序
编译程序 (编译器)
目标程序
（高级语言程序）
面向人的
（汇编程序）
面向机器的
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编译和解释程序：
源 程 序 编 译 程 序 解 释 程 序
初始数据
目标 程序
计 算 结 果
源程序
初始数据
边解释 边执行 源程序
3
学习《编译原理》的重要性
通过学习编译程序的构造原理和实现技术



可以了解编译程序本身的设计和实现技术； 有助于提高对程序设计语言的理解及设计能力； 提高元级程序的设计能力； 提高大型软件的开发能力。
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主要内容
第6章 LR分析法 引论 第7章 语法制导翻译和 第2章 文法和语言 中间代码生成 第3章 词法分析 第4章 自顶向下的语法 第8章 运行时的存储组织 第9章 符号表 分析 第5章 自底向上的语法 第10章 代码优化 第11章 目标代码生成 分析 第 1章
的特点是不依赖于具体机器。
编译的后端（back end）：此部分对中
间代码和目标机有较高的依赖性，而一般不 依赖于源程序代码。
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遍

遍（趟）：从头到尾扫描源程序（各种 形式）一遍(pass)。
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小结
本章没有难以理解的内容,重点对编 译程序的功能和结构做一综述,要说难点 的是:了解编译程序各个成分在编译阶段 的逻辑关系以及他们怎样作为一个整体完 成编译任务的。
源程序的内部(中间)表示 三元式、四元式、波兰式、逆波兰式 ( * id3 t1 t2 )
t2 = id3 * t1 t2 := id3 * t1
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id1:= id2 + id3 * 60 (1) (2) (3) (4) (inttoreal, 60 (* (+ (:= , , , id3 id2 t3 t1 t2 t1 t2 t3 id1 ) ) ) )
单词类型 标识符1(id1) 算符(赋值) 标识符2(id2) 算符(加) 标识符3(id3) 算符(乘) 整数 分号 单词值 position := initial + rate * 60 ；
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int a; a = a + 2;
单词类型 保留字 标识符(变量名) 界符 标识符(变量名) 算符(赋值) 标识符(变量名) 算符(加) 整数 界符 单词值 int a ; a = a + 2 ；
执行速度相对慢
标准化程度高 便于程序交换，
一一对应 定位 低级语言， 极少使用
使用方便
低级语言， 很少使用
高级语言，种类 多，常用
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1. 翻译程序：将一种语言编写的程序等价转换
成另一种语言编写的程序，实现上述功能的程 序称为翻译程序。
2. 编译程序：把高级语言(称作源语言)书写的
程序翻译成低级语言(称作目标语言)的等价的程 序。
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position :=
initial +
rate
* 60 ;
规则 <赋值语句>::=<标识符>“:=”<表达 式> <表达式>::=<表达式>“+”<表达式> <表达式>::=<表达式>“*”<表达式> <表达式>::=“(”<表达式>“)” <表达式>::=<标识符> <表达式>::=<整数> <表达式>::=<实数>
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英译与编译的比较(理解5个阶段)
1. 识别出句子的一个个单词 2. 分析句子的语法结构 3. 初步翻译句子的含义 4. 译文修饰 5. 写出最后译文 1. 词法分析 2. 语法分析 3. 语义分析中间代码生成 4. 代码优化 5.目标代码生成
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引例

英语句子： I wish you success.
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6. 目标代码生成
(* (+ , , id3 id2 60.0 t1 t1 id1 ) )
movf mulf movf addf movf
id3,R2 #60.0,R2 id2,R1 R2,R1 R1,id1
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符号表管理

记录源程序中使用的名字； 收集每个名字的各种属性信息： 类型、作用域、分配存储信息 Const1 常量 值：35 层次：2
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第1章 引论
6
§1.1 什么是编译程序
§1.2 编译程序的基本结构
§1.3 编译程序的组织
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§1.1
什么是 编译程序
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世界上存在着多种语言，人们为了交流， 就需要建立各种语言之间的翻译。 人与计算机之间的信息交流，同样存在一 个翻译问题。 计算机语言——机器语言 人类语言——高级程序设计语言
计 算 结 果
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解释程序和编译程序的区别
功能 编译 程序 解释 程序 工作结果 源程序的 目标代码 源程序的 执行结果 实现技术上 把中间代码转 换成目标程序 执行中间代码
源程序的一 个转换系统
源程序的一 个执行系统
解释程序和编译程序的根本区别： 是否生成目标代码
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§1.2 编译程序的 基本结构
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Var1 变量 类型：实
出错处理

检查错误；
词法分析程序发现某单词的拼写错误
语法分析程序发现语法错误，如括号不配对
语义分析程序发现语法错误，如某运算符与其
运算对象的类型不相容
报告出错信息； 排错，恢复编译工作。

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