天津大学编译原理讲义 - Part1引论
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编译原理课件chap1
第一章 引 论
1。4 编译程序与程序设计环境 。 编译程序无疑是实现高级语言的一个 最重要的工具。 最重要的工具。但支持程序设计人员进 行程序设计开发通常还需要其它一些工 如编辑程序、连接程序、 具：如编辑程序、连接程序、调试程序 等。编译程序与这些程序设计工具一起 构成所谓的程序设计环境。 构成所谓的程序设计环境。 程序设计环境 在一个程序设计环境中， 在一个程序设计环境中，编译程序起 着中心的作用。连接程序、调试程序、 着中心的作用。连接程序、调试程序、 程序分析等工具直接依赖于编译程序所 产生的结果，而其它工具的构造也常常 产生的结果， 要用到编译的原理、方法和技术。 要用到编译的原理、方法和技术。
第一章 引 论
1。3。5 编译前端与后端 。 。 前端主要由与源语言有关但与目标机无 前端主要由与源语言有关但与目标机无 关的那些部分组成。通常包括词法分析、 关的那些部分组成。通常包括词法分析、 语法分析、语义分析与中间代码产生， 语法分析、语义分析与中间代码产生， 有的代码优化工作，也可以包括在前端。 有的代码优化工作，也可以包括在前端。 后端包括编译程序中与目标代码有关的 后端包括编译程序中与目标代码有关的 部分，如与目标机有关的有关的优化， 部分，如与目标机有关的有关的优化， 和目标代码的生成等。 和目标代码的生成等。
第一章 引 论
第一章 引 论
1。5 编译程序的生成 。 以前构造编译程序大多是用机器语言 或汇编语言作工具的。 或汇编语言作工具的。为了充分发挥各 种不同硬件系统的效率， 种不同硬件系统的效率，为了满足各种 不同的具体要求， 不同的具体要求，现在许多人仍然使用 这种工具来构造编译程序（ 这种工具来构造编译程序（或编译程序 的核心部分） 的核心部分） 但是越来越多的人已经使用高级语言 作工具来编译程序。 作工具来编译程序。因为这样可以大大 节省程序设计的时间， 节省程序设计的时间，热切构造出来的 编译程序易于阅读、维护和移植。 编译程序易于阅读、维护和移植。
1。4 编译程序与程序设计环境 。 编译程序无疑是实现高级语言的一个 最重要的工具。 最重要的工具。但支持程序设计人员进 行程序设计开发通常还需要其它一些工 如编辑程序、连接程序、 具：如编辑程序、连接程序、调试程序 等。编译程序与这些程序设计工具一起 构成所谓的程序设计环境。 构成所谓的程序设计环境。 程序设计环境 在一个程序设计环境中， 在一个程序设计环境中，编译程序起 着中心的作用。连接程序、调试程序、 着中心的作用。连接程序、调试程序、 程序分析等工具直接依赖于编译程序所 产生的结果，而其它工具的构造也常常 产生的结果， 要用到编译的原理、方法和技术。 要用到编译的原理、方法和技术。
第一章 引 论
1。3。5 编译前端与后端 。 。 前端主要由与源语言有关但与目标机无 前端主要由与源语言有关但与目标机无 关的那些部分组成。通常包括词法分析、 关的那些部分组成。通常包括词法分析、 语法分析、语义分析与中间代码产生， 语法分析、语义分析与中间代码产生， 有的代码优化工作，也可以包括在前端。 有的代码优化工作，也可以包括在前端。 后端包括编译程序中与目标代码有关的 后端包括编译程序中与目标代码有关的 部分，如与目标机有关的有关的优化， 部分，如与目标机有关的有关的优化， 和目标代码的生成等。 和目标代码的生成等。
第一章 引 论
第一章 引 论
1。5 编译程序的生成 。 以前构造编译程序大多是用机器语言 或汇编语言作工具的。 或汇编语言作工具的。为了充分发挥各 种不同硬件系统的效率， 种不同硬件系统的效率，为了满足各种 不同的具体要求， 不同的具体要求，现在许多人仍然使用 这种工具来构造编译程序（ 这种工具来构造编译程序（或编译程序 的核心部分） 的核心部分） 但是越来越多的人已经使用高级语言 作工具来编译程序。 作工具来编译程序。因为这样可以大大 节省程序设计的时间， 节省程序设计的时间，热切构造出来的 编译程序易于阅读、维护和移植。 编译程序易于阅读、维护和移植。
编译原理_01引论解读
4
翻译程序工作示意图：
源程序
翻译程序
目标程序
编译程序是翻译程序的一种。
高级语言程序
（源程序）
编译程序
低级语言程序
（目标程序）
编译程序是现代计算机系统的基本组成之一，多 数计算机系统都配备了多个高级语言编译程序，有时 为了某种需要，甚至会为某一高级语言配备几个不同 性能的编译程序。
5
• 采用编译方式在计算 机上执行用高级语言编 写的程序，一般分为两 大阶段进行，即编译阶 段和运行阶段 ： • 源程序经过编译后 生成的目标程序可以 使机器代码，也可以 使汇编语言程序。如 果是汇编语言程序， 那么在运行之前还要 进行汇编。
12
• 语法分析识别的语法成分通常用递归的方式定义。 如，表达式的递归定义如下：
1.任何标识符是表达式。
2.任何常数（整常数、实常数）是表达式。
3.若表达式1和表达式2都是表达式，那么
表达式1 + 表达式2 表达式1 * 表达式2 （表达式1） 都是表达式。
13
• 语法分析的过程形成一棵语法树
赋值语句 id1:=id2+id3*10 的语法树
6
源程序
编译程序
目标程序
输入数据
运行系统
计算结果
高级语言程序 的处理过程 • 一个源程序可能 被分成多个模块存 放在不同的文件中， 在编译之前需要将 这些模块汇集到一 起，这个过程称为 预处理。
需预处理的源程序 预处理程序 源程序 编译程序
目标汇编程序
汇编程序
可再装配的机器代码
连接/装配程序 绝对机器代码
8
编译的各个阶段
源程序
词法分析 语法分析 表 格 管 理 语义分析 中间代码生成 出 错 处 理
编译原理第1章-编译引论(原)
-27-
1.4 编译器的功能结构
• 考虑 “自然语言翻译”过程：从中文到英文
• 你能够通过自己的努力实现你的梦想!
识别单词
检查语法
检查语义
翻译
• 你能够通过自己的努力实现你的梦想!
You can put your dreams into reality through your efforts!
-28-
-29-
1.4 编译器的功能结构
-30-
1.4 编译器的功能结构
表处理
词
语
语
中
源
法
法
义
间
程
分
分
分
代
序
析
析
析
码
生
成
中
目
间
标
目
代
代
标
码
码
程
优
生
序
化
成
分析
错误处理
综合
-31-
1.4 编译程序的功能结构分解
if (x==j) z=0; else z=1;
词法分析
– 扫描源程序的字符流； if ( id eq id ) id ass 0 ; else id ass 1 ;
等价的另一种语言(目标语言)编写的程序。
错误
源程序
编译器
目标程序
• 目标程序若是可执行的机器语言程序，则可以被用户调用，处理输入并产生 输出。
输入
目标程序
输出(结果)
• 目标程序若是汇编语言的程序，则须经汇编器汇编后方可执行。 • 编译器的重要任务之一是报告它在翻译过程中发现的源程序中的错误。
-17-
-14-
第1章 编译引论 √ 1.1 程序设计语言及其历史
1.4 编译器的功能结构
• 考虑 “自然语言翻译”过程：从中文到英文
• 你能够通过自己的努力实现你的梦想!
识别单词
检查语法
检查语义
翻译
• 你能够通过自己的努力实现你的梦想!
You can put your dreams into reality through your efforts!
-28-
-29-
1.4 编译器的功能结构
-30-
1.4 编译器的功能结构
表处理
词
语
语
中
源
法
法
义
间
程
分
分
分
代
序
析
析
析
码
生
成
中
目
间
标
目
代
代
标
码
码
程
优
生
序
化
成
分析
错误处理
综合
-31-
1.4 编译程序的功能结构分解
if (x==j) z=0; else z=1;
词法分析
– 扫描源程序的字符流； if ( id eq id ) id ass 0 ; else id ass 1 ;
等价的另一种语言(目标语言)编写的程序。
错误
源程序
编译器
目标程序
• 目标程序若是可执行的机器语言程序，则可以被用户调用，处理输入并产生 输出。
输入
目标程序
输出(结果)
• 目标程序若是汇编语言的程序，则须经汇编器汇编后方可执行。 • 编译器的重要任务之一是报告它在翻译过程中发现的源程序中的错误。
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-14-
第1章 编译引论 √ 1.1 程序设计语言及其历史
编译原理--第一章.讲义
2018/11/14
2
编译原理
第一章 引论
2.编译理论与其他课程关系
操作系统
控制对象
数据结构
编译理论
基础
素材
离散数学
自动机和形式语言
2018/11/14 3
编译原理
第一章 引论
3.编译理论的应用
编译理论 的许多想法和技术可用于一般软件的设计：
文本编辑程序 有穷状态技术 上下文无关文法 语法制导翻译 代码优化技术
2018/11/14
目标程序代码
6
编译原理
第一章 引论
6.翻这种变换程序称为翻译程序
高级语言源程序
编译为
面向机器代码
这种变换程序称为编译程序 编译程序 有一些限制 （针对输入、输出）
2018/11/14 7
编译原理
第一章 引论
1.编译过程的组成 源程序
编译原理
第一章 引论
5.代码优化
任务
对于代码（主要是中间代码）进行加工变换， 以期能够产生更为高效（省时间和空间）的 目标代码 。
所做转换
中间代码
中间代码（优化后）
依据
程序等价变换规则
2018/11/14
主要理论基础
数据流方程
15
编译原理
第一章 引论
5.代码优化
示例
(1) M := I (2) N := J (3) K := 1 (4) if 100<K goto (9) (5) (6) (7) (8) (9)
源程序
词法分析 语法分析
单词符号 语法单位 中间代码
编译过程
中间代码生成 代码优化
中间代码（优化后）
目标代码
编译原理----引论
编译原理----引论1.解释下列术语（1）编译程序：是⼀个语⾔翻译程序。
把⼀种⾼级语⾔（源程序）翻译成⼀种低级语⾔（⽬标语⾔）。
（2）编译程序的前段：是编译程序的分析部分，与“源语⾔”有关，包括：词法分析，语法分析，语义分析，中间代码⽣成。
（3）编译程序的后端：是编译程序的综合部分，与“⽬标机”有关，包括：代码优化程序，⽬标代码⽣成程序。
（4）遍：是对源程序或其他等价的中间语⾔程序从头到尾扫描并完成规定任务的过程。
⼀个程序过程可由⼀遍，两遍或多遍完成。
对于多遍的编译程序，第⼀遍的输⼊是⽤户书写的源程序，最后⼀遍的输出是⽬标程序，其余是上⼀遍的输出为下⼀遍的输⼊。
2。
编译程序有哪些主要构成成分?各⾃的功能什么是？①词法分析：从左到右⼀个字符⼀个字符地读⼊源程序，对构成源程序的字符流进⾏扫描和分解，从⽽识别出⼀个个单词。
②语法分析：在词法分析的基础上将单词序列分解成各类语法和短语，如 “程序”，“语句”，“表达式”等。
③语义分析：审查源程序有⽆语义错误，为代码⽣成阶段收集类型信息。
④中间代码⽣成：将源程序变成⼀种内部表⽰形式，这种内部表⽰形式叫做中间语⾔或中间代码。
⑤代码优化：对前⼀段产⽣的中间代码进⾏变换或改造，⽬的是使⽣成的⽬标代码更为⾼效，即省时间和空间。
⑥⽬标代码⽣成：把中间代码变成特定机器上的绝对指令代码或可重定位的指令代码或汇编指令代码。
3.解释程序和编译程序的异同？解释程序不需要在运⾏前把源程序翻译成⽬标代码，它的⼯作模式是⼀个个的获取，分析并执⾏源程序语句，⼀旦⼀个语句分析结束，源程序便开始运⾏并⽣成结果。
编译程序需要将源程序全部翻译完之后才能执⾏。
4.分析编译程序产⽣错误的阶段（1）else没有匹配的if。
语法分析（2）数组下标越界。
语义分析（3）使⽤的函数没有定义。
语义分析（4）在数中出现⾮数字字符。
词法分析。
编译原理第一章ppt
知识结构
程序设计语言与编译
程序设计语言
– 高级语言
– 汇编语言
– 机器语言
在计算机上如何执行一个高级语言程序？
– 把高级语言程序翻译成机器语言程序 – 运行所得的机器语言程序求得计算结果
翻译程序：就是把一种语言(称作源语言)书写 的程序，在不改变语义的条件下，翻译成另一 种语言(称作目标语言)的等价的程序。 Source Program
语句id1:=id2+id3*10的语法树
赋值语句 标识符 id1 := 表达式
表达式
+
表达式
标识符 id2
表达式
*
表达式
标识符
整数
id3
10
id1:=id2+id3*10
:=
id1
id2
+
* id3 10
依循的规则：语法规则
例如：
(1) 任何标识符是表达式。
(2) 任何常数(整常数、实常数)是表达式。
(3) 若表达式1和表达式2都是表达式，
那么表达式1+表达式2以及表达式1 * 表 达式2都是表达式。
③ 语义分析Semantic Analyzer
任务∶— 完成静态语义审查和处理 — 上下文相关性审查 — 类型匹配审查 — 类型转换
依循的规则：语义规则
例，int arr[2],c;
c = arr1 * 10 ;
常数表与标号表
编译程序在计算机系统中的所在层
来自计算机百科全书的定义
软件：计算机系统中的程序及其文档 系统软件：居于计算机系统中最靠近硬件的一层， 其他软件一般都通过系统软件发挥作用。他和具体 的应用领域无关，如编译系统和操作系统等。 语言处理系统：把软件语言书写的各种程序处理成 可在计算机上执行的程序。 软件语言：用于书写软件的语言。它主要包括需求 定义语言，功能性语言，设计性语言，程序设计语 言以及文档语言。
编译原理第一章PPT课件
掌握编译原理有助于提高程序员对程序性能、代码质量和软件
03
工程实践的理解。
编译原理的应用领域
编译器设计
编译原理的核心应用领域之一 是编译器设计，包括源代码到
目标代码的转换、优化等。
解释器设计
解释器是另一种将源代码转换 为机器码的程序，编译原理同 样适用于解释器的设计。
程序分析
编译原理中的一些技术可以用 于程序分析，例如静态分析、 动态分析和程序切片等。
从高级语言的设计开始，逐步向下设计低级语言和机器语言。
数据结构和算法选择
选择合适的数据结构和算法，提高编译器的性能和可维护性。
代码优化
在生成目标代码之前，对中间代码进行优化，以提高目标代码的性能 和质量。
04 语言与语法
语言的定义与分类
总结词
语言的定义与分类是编译原理的重要基础，它涉及到语言的语法、语义和语用等方面。
语言的语义分析
总结词
语义分析是编译过程中的重要环节，它涉及 到对语言意义的解释和理解。
详细描述
语义分析是对源代码进行静态分析的过程， 目的是理解源代码的意义和功能。在语义分 析阶段，编译器会检查源代码中是否有语法 错误、类型错误、逻辑错误等，并对其进行 相应的处理。同时，语义分析还会进行符号 表管理、类型检查、控制流分析等工作，以
详细描述
中间代码生成是编译过程的第三步，其主要任务是将抽象语法树转化为中间代码。中间代码是一种抽象的、与具 体机器无关的代码形式，通常采用三地址码、四元式等表示方式。中间代码的主要目的是为了方便后续的优化和 目标代码生成。
代码优化
总结词
对中间代码进行优化，提高执行效率。
详细描述
代码优化是编译过程中非常重要的一步，其主要任务是对中间代码进行优化，以提高生成的目标代码 的执行效率。常见的优化技术包括常量折叠、无用代码删除、循环展开等。
编译原理(第1章编译概论)【天津科技大学课件】
语言的语法规则。描述语法规则的有效工具是上 下文无关文法。它是一种层次结构分析。
1.2 编译过程和编译程序的基本结构
3、语义分析
（1）任务：对语法分析程序所识别出的各类语法成分 ，分析其含义，以保证源程序在语义上的正确性。 （2）语义的分类 静态语义：指在编译阶段能检查出的语义。 典型静态语义包括声明和类型检查。 语义 动态语义：则指只有在目标码的运行阶段
出错处理：编译过程中，发现源程序有错误 （词法错误、语法错误、语义错误），编译程 序应报告错误的性质和出错的地点，并将错误 所造成的影响限制在尽可能小的范围内，使得 源程序的其余部分继续被编译下去。这些工作 称为出错处理(error handling)。
1.3 编译程序的组织形式
一、 遍(趟) 所谓趟或遍是指一个编译程序在编译时刻把源程序或 源程序的等价物(中间程序)从头到尾扫描一遍并完成规定 加工处理工作的过程。 根据编译程序在完成翻译任务的过程中需要对源程序 或其中间等价物扫描的遍数，可以把编译程序分为单遍 扫描的编译程序(只需扫描一遍)和多遍扫描的编译程序 (需扫描多遍)。
阶段与遍是不同的概念。一遍可以由若干段组成，一 个阶段也可以分若干遍来完成。
1.3 编译程序的组织形式
语法分析程序
取 单 词 源 程 序
送 单 词
调 用
返 回
词法分析程序
语义分析程序
代码生成程序
目 标 程 序
单遍扫描的编译程序
1.3 编译程序的组织形式
二、 前端和后端
源 代码 中间 代码 目标 代码
输入： 词法（正规表达式） 识别动作（Ｃ/C++程序段） 输出： yylex( ) 函数
1.4 编译程序的生成方法
1.2 编译过程和编译程序的基本结构
3、语义分析
（1）任务：对语法分析程序所识别出的各类语法成分 ，分析其含义，以保证源程序在语义上的正确性。 （2）语义的分类 静态语义：指在编译阶段能检查出的语义。 典型静态语义包括声明和类型检查。 语义 动态语义：则指只有在目标码的运行阶段
出错处理：编译过程中，发现源程序有错误 （词法错误、语法错误、语义错误），编译程 序应报告错误的性质和出错的地点，并将错误 所造成的影响限制在尽可能小的范围内，使得 源程序的其余部分继续被编译下去。这些工作 称为出错处理(error handling)。
1.3 编译程序的组织形式
一、 遍(趟) 所谓趟或遍是指一个编译程序在编译时刻把源程序或 源程序的等价物(中间程序)从头到尾扫描一遍并完成规定 加工处理工作的过程。 根据编译程序在完成翻译任务的过程中需要对源程序 或其中间等价物扫描的遍数，可以把编译程序分为单遍 扫描的编译程序(只需扫描一遍)和多遍扫描的编译程序 (需扫描多遍)。
阶段与遍是不同的概念。一遍可以由若干段组成，一 个阶段也可以分若干遍来完成。
1.3 编译程序的组织形式
语法分析程序
取 单 词 源 程 序
送 单 词
调 用
返 回
词法分析程序
语义分析程序
代码生成程序
目 标 程 序
单遍扫描的编译程序
1.3 编译程序的组织形式
二、 前端和后端
源 代码 中间 代码 目标 代码
输入： 词法（正规表达式） 识别动作（Ｃ/C++程序段） 输出： yylex( ) 函数
1.4 编译程序的生成方法
编译原理PPT课件第一章 编译引论
25
五 子程序参数传递
当调用一个子程序时,首先应将所需的数据传递给子程序, 传递方式主要有三种: 传值,传地址,传名 设有如下函数: function distence(x1,y1,x2,y2):real; begin distence:=sqrt((x2-x1)**2+(y2-y1)**2) end; x1,y1,x2,y2 称为形式参数 设主程序调用如下: d=distence(a1,b1,a2,b2); a1,b1,a2,b2 称为实际参数.
子程序空间编译时可确定活动记录运行时可确定可变空间活动记录?连接数据?形式参数?局部变量?数组内情向量表?临时变量等活动记录可变空间堆栈精选ppt32此课件下载可自行编辑修改供参考
1
第一章
一 什么是编译程序？
引论
第一节、编译程序概述
计算机经过几十年的发展， 在程序设计语言方面,已经从 低级语言发展到高级语言;然而,计算机内部的本质只能识别 0 , 1 代码序列（机器语言）,而对高级语言甚至符号语言仍然一窍 不通。 因此用高级语言编写的程序,必须先翻译为机器语言， 才能被计算机理解执行。第一个完成这种翻译任务的编译程序 为FORTRAN编译程序,是上世纪五十年代设计的.
7> 子程序调用 函数调用一般出现在表达式中,形式如下: <函数名>(实际参数) 过程调用一般作为语句,形式如下: <过程名>(实际参数);
24
8> 输入输出语句 read(<变量名表>); write(<输出元表>); 9> 简单句和复合句 简单句是指不包含其它语句的基本语句, 复合句是指句中有句. 例如: V:=E,goto L ,read(a,b) 等都是简单句; if B then S else S, while B do S 等都是复合句.
编译原理Lecture 1 前言和引论56页PPT
谢！
编译原理Lecture 1 前言和引论
21、静念园林好，人间良可辞。 22、步步寻往迹，有处特依依。 23、望云惭高鸟，临木愧游鱼。 24、结庐在人境，而无车马喧；问君 何能尔 ？心远 地自偏 。 25、人生归有道，衣食固其端。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
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我们需要结构化这个转换过程
定义中间阶段 每个阶段完成特定的功能
2016/11/28
编译原理
23
一个简单的编译器的结构
2016/11/28
编译原理
24
25
Analogy（ctd）
前端可以通过类比于人类理解自然语言的过程进行 解释 词法分析
自然语言：He wrote the program 单词： ‘he’ ‘wrote’ ‘the’ ‘program’ 编程语言：if (b==0) a=b token: ‘if’ ‘(’ ‘b’ ‘= = ’ ‘0’ ‘)’ ‘a’ ‘= ’ ‘b’
不同点（执行的行为不同）：
编译器以一个可执行程序的描述作为输入，以另一个 等价的可执行程序的描述作为输出。 解释器以一个可执行程序的描述作为输入，以执行这 一可执行程序描述的结果作为输出。
2016/11/28
编译原理
12
举例
典型的编译器：gcc, javac 非典型的编译器：
latex (document compiler) :
2016/11/28
编译原理
15
什么是编译器
什么是编译程序
骨架程序
预处理器
源程序
可重定位目标文件库
编译器
目标汇编程序
汇编器
可重定位机器代码
装配连接编辑
绝对机器码
2016/11/28
编译原理
16
源代码
符合人类阅读习惯
符合人类语法定义 使用被命名的结构，例如变量和过程
2016/11/28
编译原理
17
编译原理引论
授课：胡静
教材及参考书
教材： 《程序设计语言编译原理（第3版）》，国防工业出版社， 陈火旺等编著 主要参考资料 编译原理（Compilers Principles, Techniques, and Tools）出 版社：机械工业出版社 《编译原理》，清华大学出版社，吕映芝、张素琴、蒋维杜 编著
:= id1 id2 + * id3 inttoreal
60
2016/11/28
编译原理
32
编译器的应用模型（逻辑结构）
词法分析程序 语法分析程序
表 语义分析程序
格 管 理 中间代码生成程序 代码优化程序 目标代码生成程序
2016/11/28 编译原理
出
错 处 理
编译的前端 （Front End） 分析部分 与源语言有关 编译的后端 （Back End） 综合部分 与目标语言有关
编译原理
7
基本概念
2016/11/28
编译原理
8
源程序的编译和运行
2016/11/28
编译原理
9
源程序的解释运行
2016/11/28
编译原理
10
源程序的编译-解释运行
2016/11/28
编译原理
11
编译器和解释器
编译器和解释器的比较
相同点（执行相同的任务）:
检查输入程序并确定这个程序是否一个有效程序 建立一个内部模型来刻画输入程序的结构和含义 决定在执行期间值的存放位置
2016/11/28
编译原理
36
2016/11/28
编译原理
37
Thanks for your time! Questions & Answers
2016/11/28
编译原理
38
2016/11/28
编译原理
26
Analogy（ctd）
语法分析
自然语言
编程语言
2016/11/28
编译原理
27
Analogy（ctd）
语义分析
自然语言 He wrote the computer noun verb article noun 语法正确，语义错误！ 编程语言 if (b==0) a=foo test assignment 如果a是一个整型变量而foo是一个过程，那么语义分析 就会报错
程序的语法结构常常需要递归 上下文无关文法是递归规则的一种形式化，可以指导 语法分析 由于词法分析不要求递归，因此我们通常不明确的界 定词法分析和语法分析的界限。也就是说，我们将词 法分析程序当成语法分析程序调用的一个子程序。
2016/11/28
编译原理
30
语法分析（续）
id1 := id2 + id3 * 60
2016/11/28 编译原理 13
我们为什么需要编译器
编写、调试、维护和理解用装配语言(assemble language)编写的程序是很困难的 自从第一个编译器出现之后，软件产品的数量有了 巨大的增加。 但是仍然有一些情况需要用装配语言编写
例如，访问某些底层的机器资源（设备驱动） 这些代码规模一般较小，还是需要编译器去处理其他 的应用
2016/11/28
编译原理
14
编译器构造法的研究目的
好的编译器是计算机科学的缩影
包含大量的技术：贪婪算法（寄存器分配）、启发式 搜索技术（列表调度）、图形算法（死码消除）、动 态规划（指令筛选）、有穷自动机和下推自动机（扫 描和语法分析）、不动点算法（数据流分析） 处理复杂的问题：动态分配、同步、命名、局部化、 存储器分层管理、管道调度 提供完整的解决方案：有机的结合算法、软件体系结 构和软件工程的各种理论，对棘手问题给出综合性的 解答方案。
编译器必须保持被编译程序的含义不变 这一原则是编译器设计者与编译器用户之间的契约的 核心
实用性原则
编译器必须用某种明确的方式改进输入程序 例如代码优化等对输入程序的改进
2016/11/28
编译原理
20
有效的转换
目标：产生和源代码描述相同计算的机器代码
这种转换是唯一的嘛？
有没有“完美的转换”（速度快，代码量小） 编译器优化=找到更好的转换
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转换的正确性
产生的代码必须精确的执行和源代码相同的计算 正确性很重要
用不正确的编译器调试程序很难…… 和开发的成本、安全性密切相关 编译原理这门课程讲述的就是可以保证转换安全性的 技术。
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如何转换
转换是一个很复杂的过程
源程序语言和目标程序语言是截然不同的
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词法分析
词法分析也叫线性分析和扫描。
从左到右的读构成源程序的字符流，分组为多个记 号。
position := initial + rate * 60
词法分析器
id1 := id2 + id3 * 60
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语法分析
语法分析也叫层次分析，把源程序的记号进一步分 组，产生被编译器用于生成代码的语法短语。
语法分析器
:= id1 +
在本例中，算符优先级 可以通过如下方法定义： 1.定义程序语言的语法 规则体现算符的优先级 2.通过某些规则库，例 如算符优先级表格等来 定义算符的优先级
id2
id3
*
60
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语义分析（续）
:= id1
id2 id3 + * 60
在本例中，几个标识符 都是实数类型，而且源 程序语言允许整数向实 数类型的强制转换 语义分析器
低级语言（Low level Language)
字位码、机器语言、汇编语言 特点：与特定的机器有关，功效高，但使用复杂、繁琐、费 时、易出错
高级语言
Fortran 、Pascal、C 语言等 特点：不依赖具体机器，移植性好、对用户要求低、易使 用、易维护等。
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基本概念
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相关课程
课程基础
数据结构 计算机原理和汇编语言 高级程序设计语言
后续课程
编译技术
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第一章 概论
编译的起源：程序设计语言的发展
基本概念
编译过程和编译程序的构造
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程序设计语言的发展
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基本概念
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遍（PASS）
遍：对源程序（包括源程序的中间表示形式）从头到尾扫描 一次并作有关的加工处理，生成新的源程序中间形式或目标 程序，通常称之为一遍。上一遍的结果是下一遍的输入，最 后一遍生成目标程序。
遍与基本阶段的区别：
五个基本阶段是将源程序翻译成目标程序在逻辑上要完成的工 作 遍是指完成上述五个基本阶段的工作要经过几次扫描处理
Transforms a LaTeX document into DVI printing commands Input information = document (not program)
解释器：
f2c : Fortran-to-C translator (both high-level) latex2html : LaTeX-to-HTML (both documents)
装配语言机器代码
符合硬件需求
包含机器指令，使用寄存器和没有命名的内存地址 对人类来说很难理解
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例子：输出的装配代码
没有优化的代码
优化后的代码
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编译器的基本原则