编译原理与技术
北京航空航天大学《编译原理》第1章 概论
（1) * T1 （2) := X1
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五、生成目标程序
由中间代码很容易生成目标程序（地址指令序列）。这 部分工作与机器关系密切 ，所以要根据机器进行。在做这 部分工作时（要注意充分利用累加器），也可以进行优化 处理。 X1:= ( 2.0 + 0.8 ) * C1
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教学要求
• 掌握编译程序总体结构 • 在系统级上认识算法、系统的设计
– 具有把握系统的能力
• 学习有关的原理、实现方法和技术，了解计算学 科的基本方法、思想
– 掌握典型方法。 “在每一个计算机科技工作者的职业 生涯中，这些原理和技术都被反复用到。”
• 兼顾语言的描述方法、设计、应用——形式化
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X1:= ( 2.0 + 0.8 ) * C1；
赋值语句 X1
:= 表达式 ；
表达式
* ）
C1
（
2.0
表达式
也称为层次分析。 + 0.8
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三、语义分析、生成中间代码
任务：对识别出的各种语法成分进行语义分析， 并产生相应的中间代码。 • 中间代码：一种介于源语言和目标语言之间的中间语言形式 • 生成中间代码的目的： <1> 便于做优化处理； <2> 便于编译程序的移植。 • 中间代码的形式：编译程序设计者可以自己设计，常用的有 四元式、三元式、逆波兰表示等。
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源程序、翻译程序、目标程序 三者关系： 源程序
SOURCE PROGRAM
7.计算机科学与技术辅修专业课程设置
序号
课程编号
课程名称
学分
总学时
其中
开课学期
先修课程
讲
课
实
验
上
机
1
1312020
*离散数学（上）
2
32
32
2
2
1312030
*离散数学（下）
3
48
48
3
3
1321020
*算法与数据结构
5
80
64
16
3
计算导论与程序设计
4
1313040
*计算机组成原理
5
80
64
16
4
电路电子学基础、数字逻辑与数字系统
5
1311010
*操作系统
4
64
48
16
5
算法与数据结构、计算机组成原理
6
1312050
*软件工程
3
48
48
(16)
6
算法与数据结构、操作系统
7
1313050
微机系统与接口技术
至少选二
4
64
48
16
5
计算机组成原理
8
1311020
编译原理与技术
4
64
48
16
5
算法与数据结构、形式语言与自动机
9
1311030
数据库系统原理
3
48
48
(16)
6
计算机组成原理、操作系统
10
1321030
计算机网络
4
64
48
16
5
计算机组成原理、操作系统、通信原理
北京理工大学计算机科学与技术类《编译原理与设计》试卷 (2017.06)
课程编号：COM07017北京理工大学2016—2017学年第二学期计算机科学与技术类《编译原理与设计》试卷(2017.06)班级学号姓名成绩** 注意：各题均必须答在试卷上，书写不下可以写在试卷背面。
一．判断题（15分）在下面答题表中填上“√”或“×”。
1.符号串的前缀一定是此符号串的子串。
2.设正规式r对应的正规集合中有m个元素、正规式s对应的正规集合中有n个元素，则正规式rs对应的正规集合中有m×n个元素。
3.NFA的确定化是为了减少有限状态机的状态数。
4.DFA识别的语言一定是一个正规集。
5.一个LR(1)的项目集可以对多个句型的活前缀有效。
6.变量P在点d是活跃的是指P在点d被引用。
7.程序控制流图是无环路有向图。
8.若文法规则存在P P'a，则FIRST(P') = FIRST(P)。
9.C语言的符号表是在可执行程序运行过程中动态维护的。
10.实施循环不变代码外提之前需要进行活跃变量分析。
二、单项选择题 (在下面答题表中填上答案) （20分）1. 编译过程处理的遍数多的优点不包括（）A）编译程序逻辑结构清晰B）减少对主存容量的要求；C）优化准备充分D）便于移植2. 有G(S)={{S, T, F, X}, {a, b}, S, {S→XSX | T T→aFb | bFa F→XFX | X | εX→a | b}}，则下列符号串中不是该文法的句子的是（）A）babb B）aaaab C）aba D）bbbaa3. 不是文法的表示方法的是（）A）BNF B）语法树C）EBNF D）语法图4. 根据N. Chomsky分类法，则下列说法错误的是（）A）正则语言可以用上下文无关文法表示；B）短语文法语言可由图灵机识别；C）线性有界自动机识别的语言可以用上下文无关文法表示；D）下推自动机识别的语言可以用上下文无关文法表示。
5. 下列文法中，（）是算符优先文法。
2019年郑州大学编译原理第2章.ppt
也 是表达式；
(4) 若E为表达式,则 ( E )也是表达式。
二、语句
1、赋值句 2、控制语句
无条件转移语句 条件语句 循环语句 过程（或函数）调用语句 返回语句
3、说明句 4、简单句和复合句
§2.3 程序语言的语法描述
本节介绍高级语言语法结构的形式化描述问题
例题2.5
构造一个文法G4，使得
L(G4)={ ambn | m>n≧0 } 正解：文法G4: SAB Aa|aA BaBb|ε
上下文无关文法定义 归纳起来，一个上下文无关文法包括四个组成 部分： 一组终结符号 如：me ,book,gave 等 一组非终结符号 如：<主语>，<谓语> 等 一个开始符号 如: <句子> 一组产生式 如： <间接宾语> → <代词> <直接宾语> → <冠词> <名词>
上下文无关文法定义
形式上说，一个上下文无关文法G是一个四元式： G=（VT，VN，S，），其中： VT是一个非空有限集，它的每个元素为终结符号； VN是一个非空有限集，它的每个元素为非终结符号 且VT∩VN= Φ S 是一个非终结符号，称为开始符号； 是产生式有限集合，形如 A→α * 其中：A∈ VN， α∈(VT U VN) 。 注： 开始符号S是一个特殊的非终结符号，它至少 必须在某个产生式的左部出现一次。
语义规则 是指这样的一组规则，使用它可以定义一
个程序的意义。
描述语义规则的工具：
基于属性文法的语法制导下的翻译方法
2.1.3 程序
所谓程序，是描述一定数据的处理过程，即包括描述 数据和对数据的运算两个功能。
反编译原理
反编译原理反编译（Decompilation）是指将已经编译的源代码或者机器码转换回人类可读的源代码的过程。
在软件开发和逆向工程的领域中，反编译是一种非常重要的技术，它提供了深入研究和理解现有软件的机会。
反编译器是用于执行反编译过程的工具，它使用一系列算法和技术来将机器代码转换回高级语言代码。
反编译原理包括以下几个关键步骤：1. 识别目标程序的架构：反编译器首先需要确定目标程序的架构，例如x86、ARM或者Java虚拟机等。
根据不同的架构，反编译器会采用不同的解析技术。
2. 分析符号信息：反编译器会尝试识别目标程序中的变量名、函数名以及其他符号信息。
这可以通过分析目标程序的符号表、反汇编代码以及其他元数据来实现。
3. 分析控制流和数据流：反编译器会尝试恢复目标程序中的控制流和数据流。
这可以通过分析源代码和调试信息来实现。
控制流分析可以帮助反编译器恢复函数的控制结构，例如条件语句和循环语句。
数据流分析可以帮助反编译器恢复关键变量的赋值和使用关系。
4. 生成源代码：根据前面的分析结果，反编译器会生成等效的高级语言源代码。
这可以是C、C++、Java等高级语言代码，也可以是类似于伪代码的中间表示形式。
反编译原理的参考内容可以从以下几个方面展开：1. 反汇编和静态分析技术：介绍反汇编和静态分析的基本原理和技术。
包括目标程序的内存布局、汇编语言指令的解析、控制流分析、数据流分析等。
相关参考内容可以包括书籍《反汇编逆向工程-应用的艺术》、论文《Static Control-Flow Analysis for Reverse Engineering》等。
2. 符号恢复技术：介绍如何根据反汇编代码和其他元数据来分析目标程序中的符号信息。
主要包括如何识别函数名、变量名以及其他符号信息。
相关参考内容可以包括书籍《反汇编逆向工程-应用的艺术》、论文《Recovering Symbolic Information from Executables》等。
北京语言大学智慧树知到“计算机科学与技术”《编译原理》网课测试题答案卷2
北京语言大学智慧树知到“计算机科学与技术”《编译原理》网课测试题答案（图片大小可自由调整）第1卷一.综合考核(共10题)1.程序语言的语言处理程序是一种应用软件。
()A.错误B.正确2.语法分析器则可以发现源程序中的()。
A.语义错误B.语法和语义错误C.错误并校正D.语法错误3.数据空间的使用和管理方法分成()。
A.静态存储分配B.栈式动态存储分配C.堆式动态存储分配D.局部存储分配4.通常编译过程分成前端和后端，其中前端包括()，后端包括目标代码生成。
A.语法分析B.语义分析C.中间代码生成D.词法分析5.LR 法是自顶向下语法分析方法。
()A.错误B.正确6.代码外提是把产生的结果独立于循环执行次数的表达式，放到循环的前面。
()A.错误B.正确7.一个句型的句柄一定是文法某产生式的右部。
()A.错误B.正确8.DFA可以通过多条路径识别一个符号串。
()A.错误B.正确9.一个控制流程图可以表示成一个组，它包括()。
A.图中所有结点集B.图中所有有向边集C.首结点D.堆区10.程序设计语言中的布尔表达式只有一个作用，即用做改变控制流语句中的表达式。
()A.错误B.正确第1卷参考答案一.综合考核1.参考答案：A2.参考答案：D3.参考答案：ABC4.参考答案：ABCD5.参考答案：A6.参考答案：B7.参考答案：B8.参考答案：A9.参考答案：ABC10.参考答案：A。
《源程序编译》课件
详细描述
目标代码生成是编译过程中的最后一步，其 任务是将中间代码转换为特定机器语言的目 标代码。目标代码是直接可执行的程序，它 与具体的机器指令集和操作系统相关。在目 标代码生成阶段，编译器还需要考虑诸如寄
存器分配、指令选择等问题。
2023
PART 03
编译器的设计与实现
REPORTING
编译器设计原则
编译器错误调试与修复案 例分析
通过具体案例，展示如何定位 和解决编译器错误，包括编译 错误、运行时错误和逻辑错误 等。
编译器错误调试技术
介绍常用的编译器错误调试技 术，如断点、单步执行、变量 监视等，并说明它们在错误调 试中的作用和应用场景。
编译器错误修复总结
总结错误修复过程中的经验教 训，以及如何避免类似错误的 再次发生。
完整性
编译器应能够处理所有类型的源程序，并生 成有效的目标代码。
准确性
编译器应正确理解源程序的语义，并生成准 确的目标代码。
高效性
编译器应尽可能地优化目标代码的性能，以 提高程序的执行效率。
可维护性
编译器的设计应易于理解、修改和维护，以 便于未来的开发和维护。
编译器结构
词法分析器
01 将源程序分解成一系列的词素
JIT编译可以在程序运行时进行，因此可以针对特定的运行环境进行优 化。
03
JIT编译可以提高程序的运行效率，减少运行时开销。
04
JIT编译器通常用于解释型语言或脚本语言，例如JavaScript、 Python等。
AOT编译
01 02 03 04
AOT编译（Ahead-Of-Time compilation）是一种编译器技术，用 于将源代码提前编译成本地机器代码。
编译技术课后答案
《编译原理》习题参考答案（四）第四章4.1 根据表4.1的语法制导定义，为输入表达式5*（4*3+2）构造注释分析树。
Solution:LE.val =70 nT.val = 70T.val =5 * F.val =14F.val =5 ( E.val =14 )digit.lexval =5 E.val =12 + T.val =2T.val = 12 F.val = 2T.val =4 * F.val =3 digit.lexval =2F.val = 4 digit.lexval = 34.3 为文法→ ( L ) | aSL→ L , S | S( a )写一个语法制导定义，它输出括号的对数。
( b )写一个语法制导定义，它输出括号的最大深度。
Solution:( a ) :Sˊ→S n print ( S.val )S → ( L ) S.val = L .val + 1S → a S.val = 0L →L1 , S L.val = L1.val + S.valL → S L.val = S.val( b ) :Sˊ→S n print ( S.val )S → ( L ) S.val = L .val + 1S → a S.val = 0L →L1 , S L.val = max ( L1.val , S.val )L → S L.val = S.val4.5 给出对表达式求导数的语法制导定义，表达式由+和*作用于变量x和常数组成，如x * ( 3 * x + x * x )，并假定没有任何化简，例如将3 * x 翻译成3 * 1 + 0 * x。
Solution:exp为原表达式的字符串，s为求导后的字符串。
|| 为串联接符E′→ E n print ( E.s )E → E1 + T E.exp = E1.exp || " + " || T.expE.s = E1.s || " + " || T.sE → T E.exp = T.expE.s = T.s T → T1 * FT.exp = T1.exp || " * " || F.expT.s = " ( " || T1.s || " ) " || " * " || F.exp || " + " ||T.exp || " * " || F.s T → F T.exp =F.exp T.s = F. sF → ( E ) F.exp = " ( " || E.exp || " ) " F.s = " ( " || E.s || " ) " F → num F.exp =num.lexmeF.s = " 0 "F → x F.exp = " x "F.s = " 1 "4.6 给出把中缀表达式翻译成没有冗余括号的中缀表达式的语法制导定义。
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编译原理与技术
编译原理与技术是计算机科学领域的一门重要课程，它研究的是如
何将高级程序语言转化为目标机器能够执行的机器语言的过程。
本文
将介绍编译原理与技术的基本概念、主要原理和常见技术，并探讨其
在计算机科学领域的应用。
一、编译原理与技术的基本概念
编译原理与技术是计算机科学中研究如何将高级语言程序转换为机
器语言程序的一门学科。
它的主要任务是设计并实现一个编译器，将
高级语言程序转化为目标机器能够执行的机器语言程序。
编译器是由
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
码生成等阶段组成。
1. 词法分析
词法分析是编译器中的第一步，它将源程序中的字符序列转化为一
个个的单词符号。
单词符号是代码的最小单位，包括保留字、标识符、常量、运算符等。
2. 语法分析
语法分析是将词法分析得到的单词符号序列按照语法规则进行分析
和处理，生成语法树。
语法树表示了程序的结构和语义，便于后续的
语义分析和中间代码生成。
3. 语义分析
语义分析是在语法树的基础上进行类型检查和语义检查，确保程序在语义上是正确的。
它还包括符号表的管理和语义信息的传递。
4. 中间代码生成
中间代码生成是将源程序转化为一种中间表示形式的过程。
中间代码是一种抽象的低级语言，与源语言和目标语言无关，便于后续的代码优化。
5. 代码优化
代码优化是对中间代码进行优化和改进，使得执行效率更高、消耗更少的资源。
常见的优化技术包括常量传播、死代码消除、循环展开等。
6. 目标代码生成
目标代码生成是将优化后的中间代码转化为目标平台的机器代码。
目标代码依赖于目标平台的体系结构和指令集。
二、编译原理与技术的主要原理
编译原理与技术的主要原理包括自顶向下分析、自底向上分析和语法制导翻译。
1. 自顶向下分析
自顶向下分析是一种自上而下的语法分析方法，从开始符号开始展开，不断向下扩展，直到匹配输入符号串。
常见的自顶向下分析方法有LL(1)文法和递归下降分析。
2. 自底向上分析
自底向上分析是一种自下而上的语法分析方法，通过反复归约产生式，将输入符号串归约为开始符号。
常见的自底向上分析方法有LR(0)文法和LR(1)文法。
3. 语法制导翻译
语法制导翻译是一种将语义信息嵌入到语法定义中的翻译方法。
它通过语法规则的属性和继承传递机制来实现语义信息的传递和计算。
三、编译原理与技术的常见技术
编译原理与技术涉及的技术非常广泛，下面介绍其中的一些常见技术。
1. 正则表达式与有限自动机
正则表达式和有限自动机是词法分析的基础。
正则表达式描述了字符串匹配的规则，有限自动机通过有限状态和转移函数来描述字符串的有限状态。
2. 上下文无关文法与LR分析
上下文无关文法是语法分析的基础。
它用产生式来描述语言的句子结构，通过LR分析方法进行句子的分析和归约。
3. 语义分析与类型检查
语义分析和类型检查是确保程序语义正确的重要环节。
它们通过建立符号表、类型推导和语义规则的检查来保证程序的正确性。
4. 中间代码优化与生成
中间代码优化是提高程序执行效率和减少资源消耗的重要手段。
常
见的中间代码优化技术有常量传播、死代码消除、循环展开等。
中间
代码生成是将中间表示翻译为目标代码的过程。
四、编译原理与技术的应用
编译原理与技术在计算机科学领域有着广泛的应用。
下面列举一些
常见的应用领域。
1. 编程语言的设计与实现
编译原理与技术为编程语言的设计与实现提供了基础和指导。
它帮
助语言设计者定义语言的语法和语义，并实现相应的编译器和解释器。
2. 虚拟机和解释器的实现
编译原理与技术为虚拟机和解释器的实现提供了理论和方法。
通过
编译原理与技术的研究，可以设计和实现高效的虚拟机和解释器，提
高程序的执行效率。
3. 操作系统的开发
编译原理与技术在操作系统的开发中也起着重要的作用。
操作系统
的内核和驱动程序一般使用汇编语言或者C语言编写，需要通过编译
原理与技术来将高级语言转化为目标机器能够执行的机器语言。
4. 嵌入式系统和芯片设计
嵌入式系统和芯片设计也离不开编译原理与技术的支持。
通过编译
原理与技术的研究，可以设计和实现嵌入式系统和芯片的编译器和优
化器，提高系统的性能和资源利用率。
总结：
编译原理与技术是计算机科学中的一门重要课程，它研究的是如何
将高级程序语言转化为目标机器能够执行的机器语言的过程。
本文介
绍了编译原理与技术的基本概念、主要原理和常见技术，并探讨了其
在计算机科学领域的应用。
编译原理与技术在编程语言设计与实现、
虚拟机和解释器的实现、操作系统的开发以及嵌入式系统和芯片设计
等方面都有着广泛的应用。
通过不断深入研究和学习编译原理与技术，我们可以提高程序的执行效率和性能，为计算机科学的发展做出贡献。