4-2软件教育新形势下的编译原理课程体系改革(林奕)ppt
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编译原理第四版pdf
编译原理第四版pdf
编译原理是计算机科学中的重要课程之一，它涉及到程序设计语言的语法、语
义和语法分析等内容，对于计算机专业的学生来说是必修课程。
《编译原理（第四版）》是一本经典的教材，由龙书（Alfred V. Aho）、蒂普斯（Monica S. Lam）、韦斯（Ravi Sethi）和乌尔曼（Jeffrey D. Ullman）合著，被广泛应用于全球各大学
的编译原理课程教学中。
本书内容全面，涵盖了编译原理的基本概念、词法分析、语法分析、语义分析、运行时环境以及代码优化等方面，适合作为编译原理课程的教材使用。
本书的第四版在第三版的基础上进行了全面的更新和扩充，更加符合当今计算机科学的发展趋势。
在本书的学习过程中，学生将会深入了解编译器的工作原理，掌握程序设计语
言的语法和语义分析方法，了解编译器的设计和实现技术，提高自己的程序设计和开发能力。
同时，本书还涵盖了一些最新的编译技术和发展趋势，为学生提供了与时俱进的知识。
《编译原理（第四版）》的pdf版本，为广大学生和教师提供了便利，可以随
时随地进行阅读和学习。
通过阅读本书，学生可以更好地理解课程内容，巩固所学知识，为今后的学习和工作打下坚实的基础。
总之，编译原理是一门重要的课程，而《编译原理（第四版）》是一本经典的
教材，它将为学生提供全面深入的学习体验，有助于他们更好地理解编译原理的基本概念和技术，提高自己的编程能力和软件开发水平。
希望广大学生和教师能够充分利用《编译原理（第四版）》pdf版本，共同进步，共同成长。
编译原理
代码优化器
temp1 = id3 * 60.0 id1 = id2 + temp1
衡量目标程序质量 高低主要标准： 1. 空间指标； 2. 时间指标。
第一章 编译器概述
27
代码生成（target code generator）
符号表 temp1 = id3 * 60.0 id1 = id2 + temp1 1 2 代码生成器 3 position initial rate ... ... ...
第一章 编译器概述
10
由于计算机硬件只懂得自己的指令系 统，因此对于高级程序设计语言编写的程 序无法直接识别。 为解决这个问题，我们需要对所编写 的程序进行改进，改进的方法有两种：翻
译和解释。
第一章 编译器概述
11
翻译：把一种语言编写的程序（源程序）通
过一个翻译器翻译成为与之等价的另一种语言的 程序（目标程序）。
第一章 编译器概述
表达式
数 (60)
22
语法分析（parsing / syntax analysis, hierarchical analysis） id1 = id2 + id3 * 60 1 语法分析器 2 3 := id1 id2 id3
第一章 编译器概述
符号表 position initial rate ... ... ...
第一章 编译器概述
21
语法分析（parsing / syntax analysis, hierarchical analysis） 任何一个标识符都是表 initial + rate * 60 达式； 表达式 任何一个数都是表达 式； 表达式 + 如 果 e1 和 e2 都 是 表 达 表达式 式，那么 表达式 标识符 e1 + e2 * (initial) e1 * e2 标识符 (e1) (rate) 也都是表达式
《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。
编译原理(1)50页PPT
编译程序
将一种语言书写的程序翻译成另一种语 言的等价的程序。 编译程序的输入对象称为源程序。 编译程序的输出对象称为目标程序。
高级语言程序的处理过程
常用的翻译工具有3种
根据被翻译语言与执行方式的不同 1.汇编程序
用于特定计算机上的汇编语言的翻译程序。
2.编译程序 3.解释程序
对源程序进行翻译的程序
sum = first+count*10
id1∶=id2+id3*10 四元式(运算符,运算对象1,运算对象2,结果)
5.中间代码优化
任务：通过调整和改变中间代码中某些 操作的次序，最终产生更加高效率的目 标代码 优化所依循的原则是程序的等价变换规 则 其方法有：公共子表达式的提取、循环 优化、删除无用代码等。
任务：扫描源程序，根据语言的词 法规则，分解和识别出每个单词， 并把单词翻译成相应的机内表示。 单词是语言中最小的语义单位 在词法分析阶段工作所依循的是语 言的词法规则。描述词法规则的有 效工具是正规式和有限自动机。
Pascal源程序片断
position := initial + rate * 60
二.编译程序概述
源程序 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
目标程序
英译与编译的比较
1.识别出句子中的一个个单 1.词法分析 字
2.分析句子的语法结构
2.语法分析
3.初步翻译句子的含意
3.语义分析中间代码 生成
4.译文修饰
4.优化
5.写出最后译文
5.目标代码生成
1.词法分析
表格与表格管理
编译过程中源程序的各种信息被保留在 种种不同的表格里，编译各阶段的工作 都涉及到构造、查找或更新有关的表格， 因此需要有表格管理的工作
《编译原理课程教案》第1章编译原理概述精品PPT课件
编译原理实践及应用
----
《编译原理实践及应用》
教材及主要参考资料
• 教材：编译原理实践及应用，黄贤英，清华大
学出版社
• 主要参考资料： • (1) 编译原理，陈火旺，国防工业出版社 • (2)程序设计语言编译方法，肖军模，大连理工
大学出版社
• (3)编译原理，张素琴，吕映芝，清华大学出版社 • (4)编译原理，alfred V.Aho等著，李建中等译，人民
2020/10/9
《编译原理实践及应用》
第10页
第一章
引论
《编译原理实践及应用》
本章要求
• 主要内容：各种翻译程序的概念，编译 过程和阶段划分，编译程序的组成和结 构，编译程序的构造方法
• 重点掌握：编译程序工作的基本过程及 其各阶段的基本任务，编译程序总框。
2020/10/9
《编译原理实践及应用》
• (2) 学习数据结构，建立“算法”的概念，对编程有更深入的 理解。遇到问题的时候，能够寻找相应的数据结构模型，设计 适当的算法来解决问题；
• (3) 学习汇编语言，这门课程是我们真正深入了解计算机内部 工作的第一门课程。通过学习了解汇编语言如何变为机器语言， 如何对应于一条指令；
• (4) 计算机组成原理课程的学习使我们了解到计算机的硬件组 成，以及机器指令程序如何在计算机中运行的过程。
❖ 编译程序（Compiler）——将高级程序设计语言 程序翻译成逻辑上等价的低级语言(汇编语言,机 器语言)程序的翻译程序。
❖ 功能 源程序
编译程序
目标程序
2020/10/9
输入数据 计算机运行
《编译原理实践及应用》
结果
第14页
计算机中的语言层次和转换关系
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《编译原理实践及应用》
教材及主要参考资料
• 教材：编译原理实践及应用，黄贤英，清华大
学出版社
• 主要参考资料： • (1) 编译原理，陈火旺，国防工业出版社 • (2)程序设计语言编译方法，肖军模，大连理工
大学出版社
• (3)编译原理，张素琴，吕映芝，清华大学出版社 • (4)编译原理，alfred V.Aho等著，李建中等译，人民
2020/10/9
《编译原理实践及应用》
第10页
第一章
引论
《编译原理实践及应用》
本章要求
• 主要内容：各种翻译程序的概念，编译 过程和阶段划分，编译程序的组成和结 构，编译程序的构造方法
• 重点掌握：编译程序工作的基本过程及 其各阶段的基本任务，编译程序总框。
2020/10/9
《编译原理实践及应用》
• (2) 学习数据结构，建立“算法”的概念，对编程有更深入的 理解。遇到问题的时候，能够寻找相应的数据结构模型，设计 适当的算法来解决问题；
• (3) 学习汇编语言，这门课程是我们真正深入了解计算机内部 工作的第一门课程。通过学习了解汇编语言如何变为机器语言， 如何对应于一条指令；
• (4) 计算机组成原理课程的学习使我们了解到计算机的硬件组 成，以及机器指令程序如何在计算机中运行的过程。
❖ 编译程序（Compiler）——将高级程序设计语言 程序翻译成逻辑上等价的低级语言(汇编语言,机 器语言)程序的翻译程序。
❖ 功能 源程序
编译程序
目标程序
2020/10/9
输入数据 计算机运行
《编译原理实践及应用》
结果
第14页
计算机中的语言层次和转换关系
整套课件：编译原理(北京工业大学)
第1章 引论
• 1.1 计算机语言的发展 • 1.2 翻译系统 • 1.3 编译系统的功能分析 • 1.4 编译程序总体结构 • 1.5 编译程序的生成
• 1.6 编译技术的应用
1.1 计算机语言的发展
• 机器语言(Machine Language) • 汇编语言(Assemble Language)
– 辅助语法检查、语义检查 – 完成静态绑定、管理编译过程
• Hash表、链表等各种查、填表技术
8、错误处理
•进行各种错误的检查、报告、纠正，以及相 应的续编译处理（如：错误的定位与局部化）
–词法：拼写…… –语法：语句结构、表达式结构…… –语义：类型不匹配……
模块分类
• 分析：词法分析、语法分析、语义分析 • 综合：中间代码生成、代码优化、目标
• 功能：词法分析器从左到右扫描源程序（字 符串），并将其转换成单词(记号—Token) 串；同时查词法错误，进行标识符登记—— 符号表管理。
• 输入：字符串 • 输出：(种别码，属性值)——序对
– 属性值——token的机内表示
2、语法分析
• 语法分析器(Syntax Analyzer，又叫Parser ) 完成语法分析
• 程序分析
– 词法、语法、语义
• 分析综合
– 语句的翻译、代码生成
• 例如：标识符左值与右值的绑定(binding)
– 变量：存储单元 – 函数：目标代码序列
1.4 编译程序总体结构请参阅P5图1.1
源程序
词法分析器
出
表
单词符号
语法分析器
错
格
语法单位
语义分析与中间代码生成器 处
管
中间代码
代码优化器
教学课件 编译原理与技术
– 优化型编译程序：这类编译程序着重于提高目 标代码的时空效率，使得产生的目标代码既占 用较少的存储空间，又运行的快。
编译原理与技术
22
1.5 其它与编译有关的概念和技 术
– 交叉型编译程序：运行目标程序的计算机和运 行编译程序的计算机的型号不相同 。
– 利用编译前端和后端的技术，可以设计与目标 机无关的编译程序，利用编译后端就可以改变 目标计算机，这样编译方便移植，称为可变目 标型编译程序。
– 还要对源程序进行预处理工作，包括：删除源 程序中的空格、制表符、换行、注释等不影响 程序语法、语义的结构。
编译原理与技术
34
2.1 词法分析器的设计
• 高级程序语言的五种单词记号：
– 保留字 是程序语言定义的具有固定意义的英文单词， 有时称为基本字或关键字。例如，在C++中， char、 float、extern、friend、switch、new都是关键字。保留 字一般不能另作它用。
– 如果源语言是高级编程语言，目标语言是机器 代码和汇编语言这样的低级语言，这类翻译程 序就叫做编译程序或编译器。
编译原理与技术
5
1.2 什么叫编译程序
– 编译执行方式：把源程序用编译程序翻译成机 器可以执行的目标程序或目标代码，然后才能 接受输入数据运行。
源程序
目标程序
编译程序
输入数据
计算机系统 运行结果
编译原理与技术
29
1.7 编译系统以及其它相关程序
– 装载器：给程序在内存器中分配一个起始地址， 载入目标机器，以便程序中的各个符号通过相 对地址可以真实地访问存储器。
– 调试器 ：用来确定编译过的程序在运行时的错 误。
– 特性器： 这是搜集运行程序行为特征的统计数 据的软件工具。
编译原理与技术
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1.5 其它与编译有关的概念和技 术
– 交叉型编译程序：运行目标程序的计算机和运 行编译程序的计算机的型号不相同 。
– 利用编译前端和后端的技术，可以设计与目标 机无关的编译程序，利用编译后端就可以改变 目标计算机，这样编译方便移植，称为可变目 标型编译程序。
– 还要对源程序进行预处理工作，包括：删除源 程序中的空格、制表符、换行、注释等不影响 程序语法、语义的结构。
编译原理与技术
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2.1 词法分析器的设计
• 高级程序语言的五种单词记号：
– 保留字 是程序语言定义的具有固定意义的英文单词， 有时称为基本字或关键字。例如，在C++中， char、 float、extern、friend、switch、new都是关键字。保留 字一般不能另作它用。
– 如果源语言是高级编程语言，目标语言是机器 代码和汇编语言这样的低级语言，这类翻译程 序就叫做编译程序或编译器。
编译原理与技术
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1.2 什么叫编译程序
– 编译执行方式：把源程序用编译程序翻译成机 器可以执行的目标程序或目标代码，然后才能 接受输入数据运行。
源程序
目标程序
编译程序
输入数据
计算机系统 运行结果
编译原理与技术
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1.7 编译系统以及其它相关程序
– 装载器：给程序在内存器中分配一个起始地址， 载入目标机器，以便程序中的各个符号通过相 对地址可以真实地访问存储器。
– 调试器 ：用来确定编译过的程序在运行时的错 误。
– 特性器： 这是搜集运行程序行为特征的统计数 据的软件工具。
编译原理(4)语义-2(表达式及赋值语句的翻译)
计算布尔表达式的值有两种方法：
1、按照优先级和各变量的值，一步步求出结果；
2、优化计算： b = true; a = b ∨ c ; (不计算c, a=true)
b = false; a = b ∧ c ; (不计算c, a=false)
4.4 表达式及赋值语句的翻译
2、布尔表达式的计算
所以，按照优化方式计算布尔表达式，需要给出整个表达式 的真假出口。
练习布尔表达式 a∧b∨c≥d 的真假出口。
4.4 表达式及赋值语句的翻译
布尔表达式中，每个布尔分量一般至少对应两个四元式。
例如：E = E(1)∨E(2) = a∨b
if(a || b) c=1;
对应: (1)(jnz, a,_,真出口）
(2)(j,_,_,3)
(3)(jnz, b,_,真出口)
4.4 表达式及赋值语句的翻译 (3) 其它需要说明的问题：
1、对于每个非终结符E，我们需要为它赋予两个语义值 E.tc和E.fc，分别用来记录E所对应的四元式的真链和假链。 也就是说，为每个非终结符E添加两个属性：tc和fc；因此， 规约的时候，再次扩充语义栈，添加tc栈和fc栈；
2、nxq:这是一个int变量，翻译工作开始之前，初始值 是1，翻译工作开始之后，每执行一次emit()，nxq自增1， 即： nxq = 四元式个数+1；
Backpatch(p, int t){ Q=p; while(Q!=0) { q=四元式Q的第四区段内容； 把t填进四元式Q的第四区段； Q=q;
} // while } //Backpatch
(q) (_ , _ , _ , r) (p) (_ , _ , _ , q)
(r) (_ , _ , _ , t) (q) (_ , _ , _ , t) (p) (_ , _ , _ , t)