编译原理第11章-对象式语言的实现

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编程语言编译原理基础知识

编程语言编译原理基础知识

编程语言编译原理基础知识编程语言编译原理是计算机科学中的重要基础知识,它研究的是将高级语言转化为计算机可以执行的机器语言的过程。

了解编译原理对于理解编程语言的本质和实现原理具有重要的意义。

本文将介绍编程语言编译原理的一些基础知识。

一、什么是编译原理编译原理是计算机科学中的一个分支,它研究的是如何将一种高级语言转换成另一种语言的过程。

编译原理主要包括以下几个方面的内容:1. 词法分析:词法分析是编译器的第一个阶段,它将源代码分解成一个个单词(token),每个单词都具有特定的含义和语法规则。

2. 语法分析:语法分析是编译器的第二个阶段,它将词法分析器生成的单词序列转换成语法树,语法树表示了源代码的结构和语法关系。

3. 语义分析:语义分析是编译器的第三个阶段,它对语法树进行进一步的分析和处理,检查源代码是否符合语义规则,并生成中间代码。

4. 中间代码生成:中间代码是在编译过程中产生的一种抽象的中间表示形式,它更接近机器语言,但仍然是与机器无关的。

5. 代码优化:代码优化是对中间代码进行优化处理,以提高程序的性能和效率。

6. 目标代码生成:目标代码是最终生成的机器代码,它可以直接在计算机上执行。

二、编译器和解释器的区别编译器和解释器是两种不同的语言翻译工具,它们在编程语言编译原理中有着不同的作用和实现方式。

1. 编译器:编译器是将高级语言一次性地全部转换成与特定机器相关的目标代码的工具。

编译器将源代码作为输入,经过词法分析、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的处理,最终生成可执行的机器代码。

2. 解释器:解释器是一种逐行解释执行源代码的工具。

解释器将源代码逐行解释为可执行的机器指令,不需要生成目标代码。

解释器的执行速度相对较慢,但更具灵活性,能够立即执行修改过后的源代码。

三、常见的编程语言编译原理不同的编程语言采用不同的编译原理和工具,下面介绍一些常见的编程语言编译原理:1. C语言:C语言是一种广泛应用的高级编程语言,它的编译原理是先将源代码通过预处理器进行宏替换和头文件引入,然后进行词法分析、语法分析、语义分析、代码生成和目标代码生成等多个阶段的处理,最终生成可执行的机器代码。

信息学院06版《编译原理》课程教学大纲

信息学院06版《编译原理》课程教学大纲

《编译原理》课程教学大纲课程编号:(先不填)英文名称:Compiler Construction Principles课程类型:专业基础课学时/学分:40+16/3.5授课对象:本科生先修课程:高等数学,数据结构,C程序设计课程简介:本课程是计算机专业学生的一门重要专业基础课,本课程属于计算机科学与技术专业的一门重要的专业必修课。

通过本课程学习,使学生掌握编译程序的一般构造原理,包括语言基础知识、词法分析程序设计原理和构造方法。

各种语法分析技术和中间代码生成符号表的构造、代码优化、并行编译技术常识及运行时存储空间的组织等基本方法和主要实现技术。

它有一定的理论性,又有一定的实践性, 尤其是本课程的知识与计算机应用中很多领域有紧密联系与广泛应用。

了解与掌握本课程的基本内容将有利于学生提高专业素质和适应社会多方面需要的能力。

教学目的和要求:教学目的:培养学生掌握构造编译程序的基本原理与设计方法,为培养计算机语言与大型应用程序的开发人才打下良好的基础。

本课程坚持理论与实践教学并重的原则,理论上主要叙述语言和文法的形式定义、自动机理论、词法分析、语法和语义分析、优化和代码生成等环节的基本理论和方法,与此同时,通过上机实习构造简单语言的编译程序等编辑器使学生掌握开发应用程序的基本方法。

教学要求:通过本课程的学习, 学生应掌握形式语言理论与编译实现相关的基础概念, 了解与掌握编译程序构造的基本原理与技术, 从形式语言理论的角度, 进一步认识与理解程序设计语言及其与编译程序的联系。

做习题是理解课程中基本概念、培养思考能力和解题能力的重要方面, 要求学生认真做好习题, 并注意解题规范化。

学生也应重视配合教学, 做好上机实习。

教学内容:第1章编译程序概述(2学时)1、教学内容:1)什么是编译程序2)编译过程概述3)编译程序的结构4)编译阶段的组合5)编译技术和软件工具2、教学重点:编译程序的结构3、教学难点:编译程序的结构,以及每一阶段任务第3章文法与语言(6学时)1)文法的直观概念2)符号和符号串3)文法与语言的形式定义4)文法的分类5)上下文无关文法及其语法树6)句型的分析7)有关文法实用中的一些说明2、教学重点:与编译技术密切相关的一些术语和概念。

编译原理实验报告

编译原理实验报告

《编译原理》实验报告软件131 陈万全132852一、需求分析通过对一个常用高级程序设计语言的简单语言子集编译系统中词法分析、语法分析、语义处理模块的设计、开发,掌握实际编译系统的核心结构、工作流程及其实现技术,获得分析、设计、实现编译程序等方面的实际操作能力,增强设计、编写和调试程序的能力。

通过开源编译器分析、编译过程可视化等扩展实验,促进学生增强复杂系统分析、设计和实现能力,鼓励学生创新意识和能力。

1、词法分析程序设计与实现假定一种高级程序设计语言中的单词主要包括五个关键字begin、end、if、then、else;标识符;无符号常数;六种关系运算符;一个赋值符和四个算术运算符,试构造能识别这些单词的词法分析程序。

输入:由符合和不符合所规定的单词类别结构的各类单词组成的源程序文件。

输出:把所识别出的每一单词均按形如(CLASS,VALUE)的二元式形式输出,并将结果放到某个文件中。

对于标识符和无符号常数,CLASS字段为相应的类别码的助记符;VALUE字段则是该标识符、常数的具体值;对于关键字和运算符,采用一词一类的编码形式,仅需在二元式的CLASS字段上放置相应单词的类别码的助记符,VALUE字段则为“空”。

2、语法分析程序设计与实现选择对各种常见高级程序设计语言都较为通用的语法结构——算术表达式的一个简化子集——作为分析对象,根据如下描述其语法结构的BNF定义G2[<算术表达式>],任选一种学过的语法分析方法,针对运算对象为无符号常数和变量的四则运算,设计并实现一个语法分析程序。

G2[<算术表达式>]:<算术表达式> → <项> | <算术表达式>+<项> | <算术表达式>-<项><项> → <因式> | <项>*<因式> | <项>/<因式><因式> → <运算对象> | (<算术表达式>)若将语法范畴<算术表达式>、<项>、<因式>和<运算对象>分别用E、T、F和i 代表,则G2可写成:G2[E]:E → T | E+T | E-T T → F | T*F | T/F F → i | (E)输入:由实验一输出的单词串,例如:UCON,PL,UCON,MU,ID ······输出:若输入源程序中的符号串是给定文法的句子,则输出“RIGHT”,并且给出每一步分析过程;若不是句子,即输入串有错误,则输出“ERROR”,并且显示分析至此所得的中间结果,如分析栈、符号栈中的信息等,以及必要的出错说明信息。

编译原理知识点总结

编译原理知识点总结

编译原理知识点总结编译原理是计算机科学中的一个重要领域,它研究的是将高级程序语言转化为可执行目标代码的原理和方法。

在软件开发过程中,编译器起着至关重要的作用,因此了解编译原理的知识点对于理解和优化程序的性能至关重要。

1. 词法分析:词法分析是编译器的第一步,它将源代码划分为一个个的词法单元,如关键字、标识符、运算符等。

词法分析器通过正则表达式和有限自动机来实现,可以有效地将源代码转化为词法单元流。

2. 语法分析:语法分析是编译器的第二步,它通过语法规则将词法单元流转化为抽象语法树(AST)。

语法分析器使用上下文无关文法来描述语言的语法结构,并通过LL(1)分析、LR(1)分析等算法来构建抽象语法树。

3. 语义分析:语义分析是编译器的第三步,它对抽象语法树进行语义检查和类型推断。

语义分析器会检查变量的作用域、类型是否匹配等语义错误,并生成中间代码或目标代码。

4. 中间代码生成:中间代码生成是编译器的一项重要任务,它将抽象语法树转化为中间表示形式,如三地址码、四地址码等。

中间代码是一种抽象的低级语言,便于后续的优化和目标代码生成。

5. 代码优化:代码优化是编译器的关键环节,它通过对中间代码进行分析和优化,提高程序的执行效率和资源利用率。

常见的代码优化技术包括常量折叠、循环优化、函数内联等。

6. 目标代码生成:目标代码生成是编译器的最后一步,它将中间代码转化为目标机器代码。

目标代码生成器根据目标机器的特性和指令集,生成可执行的目标代码。

7. 符号表管理:符号表是编译器中用于管理变量、函数等符号信息的数据结构。

符号表包含了符号的名称、类型、作用域等信息,编译器在词法分析、语法分析和语义分析阶段使用符号表进行符号的查找和管理。

8. 错误处理:错误处理是编译器中一个重要的组成部分,它负责检测和报告源代码中的错误。

编译器需要能够准确地定位错误的位置,并给出有意义的错误信息,帮助程序员快速定位和修复错误。

编译原理涉及的知识点非常广泛,上述仅是其中的一部分。

编译原理课后第十一章答案

编译原理课后第十一章答案

对假设(2) B:=3 D:=A+C E:=A*C F:=D+E K:=B*5 L:=K+F
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《编译原理》课后习题答案第十一章
第7题 分别对图 11.25 和 11.26 的流图: (1) 求出流图中各结点 n 的必经结点集 D(n)。 (2) 求出流图中的回边。 (3) 求出流图中的循环。
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13)
i:=m-1 j:=n t1:=4*n v:=a[t1] i:=i+1 t2:=4*i t3:=a[t2] if t3< v goto (5) j:=j-1 t5:=4*j t5:=a[t4] if t5> v goto (9) if i >=编译原理》课后习题答案第十一章
第 5 题: 如下程序流图(图 11.24)中,B3 中的 i∶=2 是循环不变量,可以将其提到前置结点吗? 你还能举出一些例子说明循环不变量外移的条件吗?
图 11.24 答案: 不能。因为 B3 不是循环出口 B4 的必经结点。 循环不变量外移的条件外有: (a)(I)s 所在的结点是 L 的所有出口结点的必经结点 (II)A 在 L 中其他地方未再定值 (III)L 中所有 A 的引用点只有 s 中 A 的定值才能到达 (b)A 在离开 L 之后不再是活跃的,并且条件(a)的(II)和(III)成立。所谓 A 在离开 L 后不再是活跃的是指,A 在 L 的任何出口结点的后继结点的入口处不是活跃的(从此点后 不被引用) (3)按步骤(1)所找出的不变运算的顺序,依次把符合(2)的条件(a)或(b)的 不变运算 s 外提到 L 的前置结点中。如果 s 的运算对象(B 或 C)是在 L 中定值的,则只有 当这些定值四元式都已外提到前置结点中时,才可把 s 也外提到前置结点。

编译原理 文法

编译原理 文法

我〈谓语 我〈动词〉〈直接宾语〉 我是〈直接宾语〉 我是〈名词〉 我是大学生
3
句子构成规则
“我是大学生”的构成符合上述规则,而法与否的依据,这些规则是一种元语言,
用它描述汉语。这里仅仅涉及汉语句子的结构描
述。其中一种起描述作用的元语言称为文法。
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文法的定义
例: 文法G=(VN,VT,P,S) VN = { S }, VT ={ 0, 1 } P={ S→0S1, S→01 } S为开始符号
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文法的定义
例 文法G=(VN,VT,P,S) VN ={标识符,字母,数字} VT ={a,b,c,…x,y,z,0,1,…,9} P={<标识符>→<字母> <标识符>→<标识符><字母> <标识符>→<标识符><数字> <字母>→a,…, <字母>→z <数字>→0,…, <数字>→9 } S=<标识符>
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文法和语言的形式定义
文法即是通过生成方式描述语言的:语言中的每个
句子可以用严格定义的规则来构造。下面给出文 法的定义。进而在文法定义的基础上,给出推导
的概念,句型、句子和语言的定义。
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文法的定义
文法G定义为四元组(VN,VT,P,S )其中 VN为非终结符号(或语法实体,或变量)集; VT为终结符号集; P为产生式(也称规则)的集合; VN,VT和P是非空有穷集。 S称作识别符号或开始符号,它是一个非终结符,至少要 在一条产生式中作为左部出现。 VN和VT不含公共的元素,即VN ∩ VT = φ 用V表示VN ∪ VT ,称为文法G的字母表或字汇表 规则,也称产生式或生成式,是形如α→β或α∷=β的(α,β)有 序对,其中α是字母表V的正闭包V+中的一个符号,β是V* 中的一个符号。α称为规则的左部,β称作规则的右部。

编译原理 形式语言ppt课件

编译原理 形式语言ppt课件

表示 ,例如上例5中 步经 的过 推导记为
句子 thm e onk动 ey词 冠词 名词
规那么的简化表示
在前面的语法规那么定义中,有些语法范畴〔如<名 词>、<动词>〕有假设干条不同的规那么来定义它, 为简明起见,我们可以将它们写在同一个左部语法
范畴下,将其定义值用符号“|〞〔读作‘或’〕隔 开。如<名词>、 <动词>、 <冠词>的定义规那么可 简记为
正闭包 A+ = A1∪A2∪A3∪…称为Σ的正闭包 A + 表示上的除ε外的一切用穷长串的
集合
注: Σ* = Σ0∪Σ+ 注: Σ+ = ΣΣ* = Σ* Σ
字母表上的一个言语是上符合某种规那么的一 些符号串的集合 ,是*的一个子集
例如:Σ={a,b} Σ*={ε,a,b,aa,ab,ba,bb,aaa,aab,…} 1. 集合{ab,aabb,aaabbb,…,anbn,…}或 {w|w∈Σ*且w=anbn,n≥1}为字母表上的一个言语 2. 集合{a,aa,aaa,…}或{w|w∈Σ*且w=an,n≥1}为 字母表上的一个言语
<句子> <主语短语><动词短语>
所得符号串<主语短语><动词短语>含有两个语法实体,可 对其中任一个〔例如对<动词短语>〕进展新的推导
<句子> <主语短语><动词短语>
<主语短语><动词><宾语短语>
反复上述过程,可得到一个推导序列〔见下页〕。
推导长度
推导 所用 所得的符号串
步 规那么

编译原理-课程简介

编译原理-课程简介
程序分析
编译原理中的程序分析技术可以 用于逆向工程中的程序分析,帮
助理解程序的结构和功能。
代码重构
在逆向工程中,编译原理可以帮助 对代码进行重构,提高代码的可读 性和可维护性。
病毒分析和防治
编译原理可以帮助分析和防治计算 机病毒,保护计算机系统的安全。
计算机体系结构相关应用
指令集设计
编译原理可以指导计算机指令集 的设计,提高处理器的性能。
• 向量化技术的实现方法:向量化技术的实现方法包括自动向量化和手动向量化 两种。自动向量化是指编译器自动将程序中的循环结构转换为向量运算;而手 动向量化则需要程序员手动编写向量运算的代码。在实现向量化技术时,需要 注意处理器的向量长度、数据对齐等问题。
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CATALOGUE
运行时环境支持
存储管理策略及实现
定义不同类型的异常,如语法错误、 运行时错误等,以便程序能够识别并 处理异常情况。
控制异常在程序中的传播范围,避免异常对 程序其他部分的影响,同时提供异常恢复机 制,使程序能够从异常情况中恢复执行。
异常捕获与处理
在程序中设置异常捕获机制,当异常发 生时能够捕获异常并执行相应的处理代 码,保证程序的稳定性和可靠性。
自顶向下语法分析
从文法的开始符号出发,根据产生式 规则推导出输入符号串的过程。
自底向上语法分析
从输入符号串出发,逐步归约到文法 的开始符号的过程。
LL(1)语法分析方法
一种预测分析方法,根据当前输入符 号和上下文信息预测下一个要产生的 非终结符。
LR(1)语法分析方法
一种规范归约分析方法,根据当前输 入符号和栈顶信息确定句柄并进行归 约。
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静态存储分配
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<MethodDecList> <MethodDec1>;……, <MethodDeck>;
1. SOOL语法-类型
类型:整数类型,实数类型,布尔类型,类类型,虚类型。其中虚类型用void 符号来表示,其含义与C语言相同。 <ty> integer | real | boolean | void |
其中ClassName 是Class名,reseiver是对象变量或虚对象变量self。
1. SOOL语法-变量
变量: 除通常变量外,增加了成员变量:即x.a,其中x是一 个对象变量,a是一个成员变量名。其作用完全类似于记录 类型中的域选择变量,对象变量类似指向记录的指针变量, 成员变量则类似记录中的域名。变量x.a的空间是x所指向对 象空间中对应成员变量a的空间。变量按其结构可分为三种 :
<PublicPart><PrivatePart>
}
<PublicPart> public <MemberDec>; |
<PrivatePart> private <Memberdec>; |
<MmemberDec> <VarDecList> <MethodDecList>
<VarDecList> <VarDec1> ;……,<VarDeck>;
1. SOOL语法-函数&方法声明
函数声明和方法声明: 函数声明由保留字function打头,而方法 声明则由保留字method打头 ,每个函数和方法声明都有其 类型,若其类型标志为void,则没有返回值,否则有返回值 。
<FuncDec> function id (<ParamDecList>):<ty> <Block> <MethodDec> method id (<ParamDecList>):<ty> <Block> <ParamDecList> <ParamDec1>,……,<ParamDeck> <ParamDec> id :<ty>
<Exp>
C
| <Var>
| <Exp> <op> <Exp>
| f(<ActParamList>)
| <Receiver>.m( <ActParamList> )
<ActParamList> <Exp1>,……,<Expk>
2. SOOL语义-的作用域
全程作用域规则:
由Class声明定义的类名在整个程序内有效 由Function声明定义的函数名在整个程序内有效
classname
1. SOOL语法-变量声明
变量声明:变量声明均由保留字var打头,并定义一些变量标识符,例如: var i,j,k :integer; var x,y : C ( C是类名)
由Class名定义的变量称之为对象变量。对象变量的值是一个对象,而对象则代 表一个对象空间。对象空间都包含哪些内容,完全依赖于定义对象变量的类 Class。 <VarDec> var <IdList> :<Ty>
<Program> <ClassDecList> <FuncDecList><MainPart> <ClassDecList><ClassDec1>; …….<ClassDeck>; <FuncDecList><FuncDec1>; …….<FuncDeck>; <MainPart> main <Block>
第十一章 对象式语言的实现
SOOL语言的语法 SOOL语言的语义 SOOL的语义分析 SOOL的目标代码生成
1. SOOL语法-程序
程序:由一串类声明、一串函数声明和一个主程序组成。每个类声明定义一 个类,每个函数声明定义一个函数,而主程序则是由变量声明和语句列组成的 一个分程序Block,它是整个程序的启动部分。
方法和函数的主要区别是它们的调用方式不同,即如果 m是方法名,则只能以发消息的语句或表达式 Receiver.m(e1,...,en)形式调用方法m;如果f是函数名,则按 通常的方式f(……)调用函数f。
1. SOOL语法-语句
语句: 除通常语句外,增加了对象创建语句和发消息语句。
[1] V := new (ClassName) …… 创建对象语句 [2] reseiver.m( ExpList) …… 发送消息语句
BLOCK作用域规则:{ VarDecList;StmList }
由VarDecList声明的变量(称其为临时变量)标识符号,在 StamList内有效。
METHOD作用域规则:
在方法声明中被声明的形参名,在其Block内有效。
2. SOOL语义-声明声明的作用域
CLASS作用域规则:
public成员变量名和成员方法名,在本类和子孙类有效 。
1. SOOL语法-分程序
分程序:Block用来定义主程序体、函数体、方法体。分程序由两部分组成, 其一是声明部分,其二是语句部分。为了简单起见,我们假设Block内的声明里 没有函数、方法声明,即只有变量(称为临时变量);另外还假设语句部分里 不能有Block语句。 <Block> begin <VecList> <StmList> end
private成员变量名和成员方法名,只在本类有效。为了 简化起见,SOOL特别规定私有名只在私有范围内有效, 即公有方法里不出现私有成员名。
1. SOOL语法-类声明
类声明:每一个类声明均由保留字class打头,并定义一个
Class名。每个类都有其父类,没有父类的类名定义为Object
(根类)。类的成员分为公有(Public)型和私有(Private)型
两种;成员又可分为变量成员和方法成员 。
<ClassDec> class id extend id {
[1] 自定义变量名id(一般变量,形参变量,成员变量) [2] 虚变量名self (预定义对象变量名) [3] 复合型变量x.a (选域变量 ) 因为SOOL语言没有复杂类型的变量,因此变量的语法结构 可描述如下:
<Var> id | self | <Var>.id1. SOOL语 Nhomakorabea-表达式
表达式: 除通常表达式外,增加了发消息表达式:x.m(),其 中x是接受消息的对象变量,m是消息的方法名。
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