编译原理中的中间代码生成
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
（完整版）编译原理名词解释
（完整版）编译原理名词解释1.源语⾔：书写源程序所使⽤的语⾔2.源程序：⽤程序设计语⾔书写的程序3.⽬标语⾔：计算机的机器指令。
⽬标语⾔可以是机器语⾔，也可以是汇编语⾔，或者是其他中间语⾔，但最终结果必是机器语⾔。
4.⽬标程序:由机器指令构成的程序。
⽬标程序是经过翻译程序加⼯后⽤⽬标语⾔表⽰的程序。
5.翻译程序：能够把某⼀种语⾔程序（源程序）改造成另⼀种语⾔程序（⽬标程序）将源程序译成逻辑上等价的⽬标程序的程序。
翻译程序有两种⼯作⽅式：编译和解释。
6.编译程序：也称翻译程序7.解释程序：有些翻译程序在翻译过程中并不产⽣完整的⽬标程序，⽽是翻译⼀句，解释执⾏⼀句，这样的称为解释程序。
8.汇编程序：由汇编语⾔写成的程序9.词法分析：执⾏词法分析的程序成为词法分析器，词法分析依据的是语⾔构词规则。
词法分析器从⽂件读⼊源程序，由字符拼接单词。
每当识别出⼀个单词，词法分析器就输出这个单词的内部码。
10.语法分析：执⾏语法分析的程序叫做语法分析器。
语法分析的任务就是根据语⾔的规则，将词法分析器所提供的单词种别分成各类语法范畴。
11.中间代码⽣成：中间代码产⽣有时称为语义分析，执⾏中间代码产⽣的程序称为中间代码⽣成器。
他的任务时按照语法分析器所识别出的语法范畴产⽣相应的中间代码，并建⽴符号表、常数表，等各种表格。
12.⽬标代码⽣成：执⾏⽬标代码⽣成的程序称为⽬标代码⽣成器。
他的任务是根据中间代码和表格信息，确定各类数据在内存中的位置，选择合适的指令代码，将中间代码翻译成汇编语⾔或机器指令，这部分⼯作与计算机硬件有关。
13.符号表：⽤于记录源程序中出现的标识符，⼀个标识符往往具有⼀系列的语义值，她包括标识符的名称、种属、类型、值存放的地址等等。
14.常数表：⽤于记录在源程序中出现的常数。
15.编译程序前端：是由词法分析器、语法分析器和中间代码产⽣器组成的。
她的特点是依赖于被编译的源程序，输出结果⽤中间代码描述，和⽬标机器⽆关。
《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。
datav 编译原理
datav 编译原理Datav编译原理编译原理是计算机科学中的重要课程，它研究的是将高级程序语言转换为机器语言的过程。
在计算机科学领域，编译器是一个非常重要的工具，它可以将程序源代码转换为可执行的机器代码，从而实现程序的运行。
Datav编译原理是一种特定的编译原理，它针对Datav语言进行编译。
Datav是一种用于数据可视化的编程语言，它可以帮助用户快速创建各种类型的图表、仪表盘和报表。
Datav编译原理的目的是将Datav语言转换为可执行的代码，从而实现数据可视化的功能。
在Datav编译原理中，主要涉及到以下几个步骤：语法分析：语法分析是编译器中的一个重要步骤，它将源代码转换为语法树。
在Datav编译原理中，语法分析的任务是将Datav语言的语法结构转换为语法树。
语法树是一个树状结构，它表示了源代码的语法结构。
语义分析：语义分析是编译器中的另一个重要步骤，它对语法树进行分析并进行语义检查。
在Datav编译原理中，语义分析的任务是检查Datav语言中的语义错误，并生成中间代码。
中间代码生成：中间代码是一种介于源代码和目标代码之间的代码表示形式。
在Datav编译原理中，中间代码生成的任务是将Datav 语言转换为中间代码。
中间代码通常是一种抽象的表示形式，它将源代码的语义信息进行了简化。
代码优化：代码优化是编译器中的一个重要步骤，它对中间代码进行优化，以提高程序的性能。
在Datav编译原理中，代码优化的任务是对中间代码进行优化，以减少程序的执行时间和内存占用。
代码生成：代码生成是编译器中的最后一个步骤，它将中间代码转换为目标代码。
在Datav编译原理中，代码生成的任务是将中间代码转换为可执行的机器代码。
总结起来，Datav编译原理是将Datav语言转换为可执行的代码的过程，它包括语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和代码生成等步骤。
通过编译原理的技术，可以将Datav语言转换为机器语言，从而实现数据可视化的功能。
编译原理实验 中间代码生成
实验四中间代码生成一．实验目的：掌握中间代码的四种形式（逆波兰式、语法树、三元式、四元式）。
二．实验内容：1、逆波兰式定义:将运算对象写在前面，而把运算符号写在后面。
用这种表示法表示的表达式也称做后缀式。
2、抽象（语法）树：运算对象作为叶子结点，运算符作为内部结点。
3、三元式：形式序号：（op,arg1,arg2）4、四元式：形式（op,arg1,arg2,result）三、以逆波兰式为例的实验设计思想及算法(1)首先构造一个运算符栈，此运算符在栈内遵循越往栈顶优先级越高的原则。
(2)读入一个用中缀表示的简单算术表达式，为方便起见,设该简单算术表达式的右端多加上了优先级最低的特殊符号“#”。
(3)从左至右扫描该算术表达式，从第一个字符开始判断，如果该字符是数字，则分析到该数字串的结束并将该数字串直接输出。
(4)如果不是数字，该字符则是运算符，此时需比较优先关系。
做法如下：将该字符与运算符栈顶的运算符的优先关系相比较。
如果，该字符优先关系高于此运算符栈顶的运算符，则将该运算符入栈。
倘若不是的话，则将此运算符栈顶的运算符从栈中弹出，将该字符入栈。
(5)重复上述操作(1)-(2)直至扫描完整个简单算术表达式，确定所有字符都得到正确处理，我们便可以将中缀式表示的简单算术表达式转化为逆波兰表示的简单算术表达式。
四、程序代码：//这是一个由中缀式生成后缀式的程序#include<iostream.h>#include<string.h>#include<math.h>#include<ctype.h>#define maxbuffer 64void main(){char display_out(char out_ch[maxbuffer], char ch[32]);//int caculate_array(char out_ch[32]);static int i=0;static int j=0;char ch[maxbuffer],s[maxbuffer],out[maxbuffer];cout<<"请输入中缀表达式: ";cin>>ch;for(i=0;i<maxbuffer;i++){out[i]=ch[i];}cout<<"请确认您输入的表达式："; while(out[j]!='#'){cout<<out[j];j++;}cout<<'#'<<endl;display_out(s,out);//caculate_array;}char display_out(char out_ch[32],char ch[]) {int top=-1;int i=0,data[maxbuffer],n;int j=0;char sta[20];while(ch[i]!='#'){if(isalnum(ch[i])){while(isalnum(ch[i])){out_ch[j]=ch[i];j++;i++;}out_ch[j]=' ';j++;}else{switch(ch[i]){case '+':case '-': if(sta[top]=='('||top==-1){top++;sta[top]=ch[i];i++;}else{//j--;out_ch[j]=sta[top];j++;top--;//i++;}break;//break;case '*':case '/':if(sta[top]=='*'&&sta[top]=='/'){out_ch[j]=sta[top];j++;//i++;top--;}else{top++;sta[top]=ch[i];i++;}break ;//break;case '(':top++;sta[top]=ch[i];i++;break;case ')':if(sta[top]=='('){top--;i++;}if(top==-1){//cout<<"错误: 第"<<j<<"个位置的")"没有找到与之匹配的"(""; ch[i]='#';j=0;}else{//while(sta[top]!=‘(‘){out_ch[j]=sta[top];top--;j++;//}break;}break;/*case ‘#‘: out_ch[j]=‘#‘;j++;break;*/default:cout<<" your input is error"<<endl; ch[i]='#';j=0;break;}}}while(top!=-1){out_ch[j]=sta[top];j++;top--;}out_ch[j]='#';n=0;cout<<"逆波兰表达式为: ";while(out_ch[n]!='#'){cout<<out_ch[n];n++;}cout<<endl;j=0;return out_ch[maxbuffer];}五、实验结果：要求：自己给出3个测试用例，观察结果。
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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。
这样可以提高程序的执行效率。
2.处理计算结果
编译器可以处理计算结果，将计算结果直接存储到相应的变量中，这样可以避免复杂的计算过程，提高程序的运行速度。
3.代码流程简化
编译器可以将程序中的控制流程简化，例如对循环展开、转换
分支语句以及将条件语句用三元表达式来代替等方式，这样可以
使程序的执行更加高效。
四、中间代码生成的应用
中间代码生成是编译器生成目标代码的重要阶段。
中间代码可
以用于各种编程语言和编译器中。
以下是一些具体的应用场景：
1.后端编译器
在后端编译器中，中间代码作为一个重要的数据结构保存和处
理代码信息。
编译器可以在中间代码生成过程中进行各种优化操作，提高目标代码的质量和效率。
2.动态二进制翻译器
动态二进制翻译器是指在不改变目标二进制程序内容的情况下，修改其执行的行为。
中间代码可以作为动态二进制翻译器的输入
和输出。
3.虚拟机
中间代码也经常用于虚拟机中。
虚拟机通过解释中间代码生成
目标代码，可以在不同的平台上执行相同的程序。
四、总结
中间代码生成是编译器构造过程中的重要环节。
中间代码是一
种可传递、可处理和可修改的编译代码形式。
中间代码生成的流
程包括将源代码转换为语法树、语法树语义分析、中间代码的生成、中间代码优化和中间代码转换为目标代码。
中间代码生成优化可以提高程序的执行效率和降低资源消耗。
中间代码生成在后端编译器、动态二进制翻译器和虚拟机等领域有着广泛的应用。