编译原理与中间代码生成技术
07-第7章-中间代码生成-编译原理PDF精讲课件-中国科技大学(共13讲)
中国科学技术大学 计算机科学与技术学院 陈意云
第七章 中间代码生成
记号 分析 流 器 本章内容
–介绍几种常用的中间表示：后缀表示、图形表示 和三地址代码 –用语法制导定义和翻译方案来说明源语言的各种 构造怎样被翻译成中间形式
静态 检查 器
中间 代码 中间 代码 生成 代码 生成 器 器
7.1 中 间 语 言
7.1.2 图形表示 • 语法树是一种图形化的中间表示 • 有向无环图也是一种中间表示
assign a + + a assign +
+ c uminus d uminus c c d d b b (b) DAG (a) 语法树 a = (b + cd) + cd的图形表示
7.1 中 间 语 言
7.1.4 静态单赋值形式 • 一种便于某些代码优化的中间表示 • 和三地址代码的主要区别
– 所有赋值指令都是对不同名字的变量的赋值 – 一个变量在不同路径上都定值的解决办法 if (flag) x = 1; else x = 1; y = x a; 改成 if (flag) x1 = 1; else x2 = 1; x3 = (x1, x2); //由flag的值决定用x1还是x2
E E1 E2 E.nptr = mkNode( ‘’, E1.nptr, E2.nptr) E.nptr = mkUNode( ‘uminus’, E1.nptr) E E1 E (E1) F id E.nptr = E1.nptr E.nptr = mkLeaf (id, id.entry)
符号表实例
7.2 声 明 语 句
• 符号表的特点
–各过程有各自的符号表 –符号表之间有双向链 –构造符号表时需要符号表栈 –构造符号表需要活动记录栈 sort var a:…; x:…; readarray var i:…; exchange quicksort var k, v:…; partition var i, j:…;
编译原理课件05语法制导翻译技术和中间代码生成
5.4 中间代码
四元式的特点: 1. 四元式出现的顺序和语法成份的计值 顺序相一致. 2. 四元式之间的联系是通过临时变量实 现的,这样易于调整和变动四元式. 3. 便于优化处理.
5.4 中间代码
编译系统中,有时将四元式表示成另一 种更直观,更易理解的形式——三地址代 码或三地址语句. 三地址代码形式定义为: result := arg1 OP arg2 三地址语句:语句中是三个量的赋值语句, 三地址语句 每个量占一个地址.
5.5 自下而上的语法制导翻译
例3 简单算术表达式翻译到四元式的 语义描述 例如,设有简单算术表达式的文法: E→E+E | E*E | (E) | i
T R / S T
c S a c
c R S
输入是bR / bTc / bSc /ac 输出为: 1 4 5 314 24 31 给出相应语义动作(翻 译方案) S→bTc { print "1"} { print "2"} S→a R T→R { print "3"} R→R/S { print "4"} R→S { print "5"}
5.1 概述
例如: 表达式 A+B*C 对运算对象进行类型检查, 对变 量进行先定义后使用检查 执行真正的翻译 如果静态语义正确, 语义处理则要执 行真正的翻译, 即生成程序的某种中间 代码的形式或直接生成目标代码.
5.1 概述
目前多数编译程序进行语义分析的方 法是采用语法制导翻译法 .它不是一种 采用语法制导翻译法 形式系统, 但它比较接近形式化. 语法制导翻译法使用属性文法为工具 来描述程序设计语言的语义.
5.4 中间代码
编译原理与技术
编译原理与技术编译原理与技术是计算机科学与技术中的一门重要课程，旨在教授学生如何设计、实现和优化编译器以及相关的编程工具和技术。
本文将介绍编译原理与技术的基本概念、主要任务以及在实际应用中的作用和挑战，并探讨编译原理与技术在不同编程语言和开发环境中的应用。
一、编译原理与技术的基本概念编译原理与技术研究的对象是编译器，而编译器是一种从一种语言（源语言）到另一种语言（目标语言）的程序转换工具。
编译器的主要任务是将源程序转换为等价的目标程序，以便计算机能够执行。
编译原理与技术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。
1. 词法分析词法分析是编译器的第一个阶段，它将源程序的字符流转换为有意义的词法单元序列。
词法单元是编程语言中具有独立含义的最小单元，例如关键字、标识符、运算符和常量等。
词法分析器通常通过有限自动机或正则表达式来实现。
2. 语法分析语法分析是编译器的第二个阶段，它通过对词法单元序列的分析来构造语法树。
语法树反映了源程序的语法结构，其中每个节点代表一个语法单元，每个子节点代表一个子表达式。
语法分析器通常使用上下文无关文法和分析方法（如递归下降分析和LR分析）来实现。
3. 语义分析语义分析是编译器的第三个阶段，它对语法树进行静态检查以确定源程序是否符合语义规则。
语义分析器通常处理类型检查、作用域分析和语义动作等任务，以确保生成的中间代码具有准确的语义含义。
4. 中间代码生成中间代码生成是编译器的第四个阶段，它将语法树转换为一种中间表示形式，以便后续的优化和目标代码生成。
中间代码通常是一种抽象的、与机器无关的形式，例如三地址码、虚拟机代码或中间表示IR。
5. 代码优化代码优化是编译器的第五个阶段，它利用各种优化技术来改进中间代码的性能和效率。
常见的代码优化技术包括常量传播、公共子表达式消除、循环优化和内联展开等。
6. 代码生成代码生成是编译器的最后一个阶段，它将优化后的中间代码转换为目标代码。
《编译原理教程》第四章语义分析和中间代码生成
控制流分析和数据流分析案例
总结词
控制流分析和数据流分析是编译器设计中两种重要的 语义分析技术。
详细描述
在控制流分析案例中，我们以一个具有条件语句和循环 的程序为例，分析其控制流图（Control Flow Graph， CFG）。CFG是一个有向图，用于表示程序中各个基本块 之间的控制流程关系。通过CFG，编译器可以检测到潜 在的程序错误，如死代码和无限循环。在数据流分析案 例中，我们使用数据流方程来跟踪程序中变量的值在执 行过程中的变化。我们以一个简单的程序为例，该程序 包含一个变量在函数调用后被修改的情况。通过数据流 分析，我们可以确定变量的最新值，以便在后续的语义 分析中使用。
定义
三地址代码是一种中间代码形式，它由一系列的三元组操作数和 操作符组成。
特点
三地址代码具有高度规范化，易于分析和优化，且易于转换成目 标代码。
常见形式
常见的三地址代码有三种基本形式，即加法、减法和赋值。
循环优化
定义
循环优化是指在编译过程中，对循环结构进行优化， 以提高目标代码的执行效率。
常见方法
将源程序分解成一个个的词素或标记。
语法分析
根据语言的语法规则，将词素或标记组合成一个个的语句或表达式。
语义分析
对语法分析得到的语句或表达式进行语义检查，确保其语义正确。
中间代码生成
基于语义分析的结果，生成中间代码。
02
语义分析技术
类型检查
类型检查是编译过程中对源代码进行语义分析的重要环节，其主要目的是 确保源代码பைடு நூலகம்类型安全。
常见的循环优化方法包括循环展开、循环合并、循环 嵌套等。
优化效果
通过循环优化，可以减少循环的次数，提高程序的执 行效率。
编译原理第七章中间代码生成汇编
*
b
*
b
uminus
c
a= b*-c + b*-c
c abc uminus * bc numinus *+ assign
抽象语法树
• 构造赋值语句语法树的语法制导定义： 产生式
S→id = E E→E1 + E2 E→E1 * E2 E→- E1 E→(E1)
• param x1 • param x2 • …… • param x2 • call p, n n表示实参个数。return y中y为过程返回的一个值
– 形如x = y[i]及x[i] = y的索引赋值。
– 形如x = &y, x = *y和*x = y的地址和指针赋值。象形式。 • 这些语句可以以带有操作符和操作数域的记录 来实现。四元式、三元式及间接三元式是三种 这样的表示。
x = y op z
其中，x、y和z是名字，常量或编译器生成的临时变量 op代表任何操作符（定点运算符、浮点运算符、逻辑运算 符等）
• 像x+y*z这样的表达式要翻译为:
T1 = y * z
T2 = x + T1 其中T1 ，T2为编译时产生的临时变量。
三地址语句的类型
• 三地址语句类似于汇编语言代码。语句可以有 符号标号，而且存在各种控制流语句。
– 临时变量也要填入符号表中。
三元式
• 为了避免把临时变量填入符号表，可以通过计 算临时值语句的位置来引用该临时变量。 • 这样三地址代码的记录只需要三个域op, arg1 和arg。
• 对于单目运算符op, arg1和arg2只需用其一。
编译原理中间代码生成
编译原理中间代码生成在编译原理中，中间代码生成是编译器的重要阶段之一、在这个阶段，编译器将源代码转换成一种中间表示形式，这种中间表示形式通常比源代码抽象得多，同时又比目标代码具体得多。
中间代码既能够方便地进行优化，又能够方便地转换成目标代码。
为什么需要中间代码呢？其一，中间代码可以方便地进行编译器优化。
编译器优化是编译器的一个核心功能，它能够对中间代码进行优化，以产生更高效的目标代码。
在中间代码生成阶段，编译器可以根据源代码特性进行一些优化，例如常量折叠、公共子表达式消除、循环不变式移动等。
其二，中间代码可以方便地进行目标代码生成。
中间代码通常比较高级，比目标代码更具有表达力。
通过中间代码，编译器可以将源代码转换成与目标机器无关的形式，然后再根据目标机器的特性进行进一步的优化和转换，最终生成目标代码。
中间代码生成的过程通常可以分为以下几步：1.词法分析和语法分析：首先需要将源代码转换成抽象语法树。
这个过程涉及到词法分析和语法分析两个步骤。
词法分析将源代码划分成一个个的词法单元，例如标识符、关键字、运算符等等。
语法分析将词法单元组成树状结构，形成抽象语法树。
2.语义分析：在语义分析阶段，编译器会对抽象语法树进行静态语义检查，以确保源代码符合语言的语义规定。
同时，还会进行类型检查和类型推导等操作。
3.中间代码生成：在中间代码生成阶段，编译器会将抽象语法树转换成一种中间表示形式，例如三地址码、四元式、特定的中间代码形式等。
这种中间表示形式通常比较高级，能够方便进行编译器的优化和转换。
4.中间代码优化：中间代码生成的结果通常不是最优的，因为生成中间代码时考虑的主要是功能的正确性，并没有考虑性能的问题。
在中间代码生成之后，编译器会对中间代码进行各种优化，以产生更高效的代码。
例如常量折叠、循环优化、死代码删除等等。
5.中间代码转换：在完成了中间代码的优化之后，编译器还可以对中间代码进行进一步的转换。
这个转换的目的是将中间代码转换成更具体、更低级的形式，例如目标机器的汇编代码。
编译原理中的中间代码生成
编译原理中的中间代码生成编译原理是计算机科学的一门重要课程。
在编译器的构造过程中，中间代码生成是其核心部分之一。
它是将源代码翻译为目标代码的重要中间阶段。
中间代码生成的过程涉及到链表、树，生成三元式、四元式等多种中间形式。
本文将介绍中间代码生成的过程和其在编译中的作用。
一、中间代码的概念中间代码是指在源程序和目标程序之间所生成的一系列指令的集合。
目标代码是指机器可执行的二进制代码，而中间代码则是一种可传递、可处理和可修改的编译代码形式。
中间代码属于一种中间状态，它不是源代码也不是目标代码，但可以被转换成目标代码。
中间代码可以基于语法树、语法分析栈、语法分析表进行生成，生成的中间代码需要满足语言语法结构和语义规则。
二、中间代码生成的流程在编译过程中，中间代码生成是指将源代码转换成中间代码的过程。
它是在词法分析、语法分析和语义分析阶段之后完成的。
下面介绍一下中间代码生成的流程。
1.源代码转换为语法树编译器通过词法分析和语法分析将源代码转换成语法树。
语法树是一种树形结构，它记录了源代码中各个语句的组成情况。
2.语法树进行语义分析在语法分析之后，编译器进行语义分析，检查语法树的合法性，然后根据语言的语义规则对语法树进行标注。
标注的内容包括符号表信息、数据类型等。
3.中间代码的生成在语义分析后，编译器进入中间代码的生成阶段，生成语句的中间代码。
中间代码通常采用三元式或四元式等形式。
三元式包含操作符、操作数以及结果的地址，四元式中还包括了类型信息。
4.中间代码优化在中间代码生成的过程中，编译器会尽可能地优化中间代码。
可以对中间代码进行多种优化，如常量合并、变量替换、公共子表达式消除等。
5.中间代码转换为目标代码在中间代码生成后，编译器将中间代码转换为目标代码。
目标代码可以是汇编代码或机器代码等不同形式的二进制代码。
三、中间代码生成优化的意义编译器中间代码优化的目标是提高程序的执行效率和降低其资源消耗。
执行效率的提高可以通过以下方式实现：1.减少内存使用编译器可以通过删除冗余代码、去除死代码和不必要的变量等方式来减少中间代码的内存使用。
编译原理中的中间代码生成
编译原理中的中间代码生成编译原理是计算机科学中非常重要的一门课程，它研究的是将高级语言程序转化为低级语言程序，实现计算机能够理解和运行的目的。
但是高级语言相较于机器语言更为抽象和复杂，所以需要经过多个步骤的处理，其中中间代码生成就是其中的一个重要环节。
中间代码是指一种介于高级语言和机器语言之间的表示方式，它的作用是将高级语言程序转化为更容易被计算机处理的形式，同时它也提供了一种通用的平台，可以将同一份高级语言程序转化为多种低级语言程序，如汇编语言、机器语言等。
如今，多数编译器都采用中间代码进行转化和优化，它不仅可以提高代码执行效率，还可以提高程序的可移植性和可维护性。
那么，中间代码的生成是如何进行的呢？和编译器的其它部分一样，中间代码生成也是经过多个步骤的处理，其中最主要的步骤包括词法分析、语法分析、语义分析和中间代码生成。
词法分析的作用是将源程序的字符序列转换为单词序列。
它依靠的是正则表达式的特性，对源程序进行识别和划分，得到一系列单词。
这些单词包括关键字、标识符、常数、字符等，在很大程度上决定了接下来的语法分析和语义分析。
语法分析是将单词序列转化为抽象语法树的过程，它将程序以树的形式进行表示，更为直观和容易理解。
通过对抽象语法树的遍历，可以得到程序的各种信息，如变量名、函数名、常量、运算符和控制语句等。
对于每个节点，编译器会根据其语义和上下文信息，进行类型检查、错误检测和决策生成等操作，最终得到一个可运行的程序。
语义分析是识别程序中不符合语言规范或逻辑错误的部分，它是整个编译过程中最为复杂的一个环节。
在这个过程中，编译器需要根据程序的上下文信息，判断其意义和合理性，并进行正确的处理。
例如，当编译器遇到一个未定义的变量或函数时，它将会报错并停止编译。
语义分析可以避免很多程序运行时的错误，同时也是编译器优化的重要基础。
当编译器通过词法分析、语法分析和语义分析，得到一个完整、正确的程序后，就可以进行中间代码生成了。
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编译原理与中间代码生成技术编译原理是计算机科学中的重要理论基础，它研究的是将高级语言翻译成机器语言的转换过程。
而中间代码生成技术则是编译原理中的一个关键环节，它负责将源代码转换为中间表示形式，为后续的优化和目标代码生成做准备。
本文将介绍编译原理的基本概念和中间代码生成技术的原理与应用。
一、编译原理基础
编译原理是计算机科学中的一个重要分支，它研究的是高级语言程序如何转换为机器语言的过程。
编译原理包括词法分析、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多个阶段。
其中，中间代码生成是编译原理的一个关键环节，它将源代码转换为中间表示形式，以便后续的优化和目标代码生成。
二、中间代码生成技术的原理
中间代码是源代码与目标代码之间的一种中间表示形式。
它既比源代码更容易理解，又比目标代码更容易生成和优化。
中间代码生成技术的目的是将源代码转换为中间代码，为后续的优化和目标代码生成做准备。
中间代码生成技术的原理可以用以下步骤来描述：
1. 词法分析：将源代码分割成一个个语法单元，比如标识符、关键字、操作符等。
词法分析器会根据事先定义好的词法规则，将源代码转换为词法单元序列。
2. 语法分析：将词法单元序列转换为抽象语法树（AST）。
语法分析器会根据事先定义好的语法规则，分析词法单元序列所组成的语法结构，并构建出相应的抽象语法树。
3. 语义分析：对抽象语法树进行语义检查和类型推断。
语义分析器会检查语法结构中是否存在语义错误，并为表达式推导出对应的类型信息。
4. 中间代码生成：将语法树转换为中间代码表示形式。
中间代码生成器会根据语义信息和事先定义好的转换规则，将语法树转换为中间代码表示形式。
三、中间代码生成技术的应用
中间代码生成技术广泛应用于编译器、解释器和虚拟机等领域。
以下是中间代码生成技术在这些领域的具体应用场景：
1. 编译器：编译器是将高级语言程序转换为机器语言的工具。
中间代码生成技术在编译器中起到了至关重要的作用，它能够将源代码转换为中间代码表示形式，为后续的代码优化和目标代码生成做准备。
2. 解释器：解释器是一种执行源代码的工具，它将源代码逐行翻译并执行。
中间代码生成技术可以将源代码转换为一种中间表示形式，以提高解释器的执行效率和性能。
3. 虚拟机：虚拟机是一种在计算机上运行的模拟环境，它能够执行一种特定的中间代码。
中间代码生成技术可以将源代码转换为虚拟机可执行的中间代码形式，以提高虚拟机的执行效率和性能。
综上所述，编译原理是计算机科学中的一个重要分支，中间代码生
成技术则是编译原理中的一个关键环节。
中间代码生成技术能够将源
代码转换为一种中间表示形式，为后续的优化和目标代码生成做准备。
它在编译器、解释器和虚拟机等领域都有广泛的应用，能够提高程序
的执行效率和性能。
编译原理与中间代码生成技术的研究对于计算机
科学的发展和应用具有重要意义。