編譯程序構(gòu)造原理和實(shí)現(xiàn)

1、編譯原理及實(shí)現(xiàn)技術(shù),計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院申春課件網(wǎng)址：cc.jlu.edu.cn->課程資源->課程總覽->計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院->編譯原理與實(shí)現(xiàn),2,編譯程序及功能 編譯程序的邏輯結(jié)構(gòu) 編譯程序的實(shí)現(xiàn)途徑 課程學(xué)習(xí)的意義和學(xué)習(xí)方法,第一章 編譯引論,3,1.1 編譯程序及功能,編譯程序:（Compiler，compiling program）也稱(chēng)為編譯器，是指把用高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)的源程序，翻譯成

2、等價(jià)的機(jī)器語(yǔ)言格式目標(biāo)程序的翻譯程序。,4,高級(jí)語(yǔ)言程序的處理過(guò)程,源程序文件(.c),預(yù)處理器,標(biāo)準(zhǔn)源程序文件(.i),編譯程序,目標(biāo)匯編代碼(.asm,.s),匯編程序,可重定位的目標(biāo)機(jī)器代碼（.obj,.o）,連接/裝配程序,絕對(duì)機(jī)器代碼(.exe, .out),編輯器,,,,,,,,,,5,1.2 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的發(fā)展,機(jī)器語(yǔ)言：能夠被計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)直接執(zhí)行的機(jī)器指令序列，如“1011011000000000”。匯編語(yǔ)言

3、：將硬件指令用一些助記符表示，即符號(hào)化的機(jī)器語(yǔ)言，如“ADD AX ,15”。高級(jí)語(yǔ)言：模仿便于理解的自然語(yǔ)言和數(shù)學(xué)語(yǔ)言，采用一組形式規(guī)則來(lái)描述的人工語(yǔ)言。,,,6,1.3 高級(jí)語(yǔ)言的幾種執(zhí)行方式,1.編譯方式：源語(yǔ)言為高級(jí)語(yǔ)言，目標(biāo)語(yǔ)言是低級(jí)語(yǔ)言（匯編或機(jī)器語(yǔ)言）的翻譯程序。,7,1.3 高級(jí)語(yǔ)言的幾種執(zhí)行方式,2.解釋方式：對(duì)源程序直接逐句地分析執(zhí)行。解釋器相當(dāng)于源程序的抽象執(zhí)行機(jī)，是語(yǔ)言的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。,8,3.語(yǔ)言的轉(zhuǎn)換執(zhí)行方

4、式：將A語(yǔ)言程序轉(zhuǎn)換為B語(yǔ)言程序，用B語(yǔ)言已有的編譯器去編譯執(zhí)行。（同級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言）,1.3 高級(jí)語(yǔ)言的幾種執(zhí)行方式,編譯、解釋,A語(yǔ)言程序,轉(zhuǎn)換程序,B語(yǔ)言程序,運(yùn)行結(jié)果,9,1.4 編譯程序的邏輯結(jié)構(gòu),10,依據(jù)語(yǔ)言的詞法規(guī)則，掃描源程序的字符序列，識(shí)別每 一個(gè)單詞及其種類(lèi)，并將其表示成所謂的機(jī)內(nèi)表示TOKEN記號(hào)形式。,詞法分析(Lexical Analysis),for(i=1;i<30;i++),單詞種類(lèi): 關(guān)鍵

5、字: if、then、for、while等; 標(biāo)識(shí)符; 常量; 運(yùn)算符 特殊符 分界符: 標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、 左右括號(hào)等等.,,,, ,11,語(yǔ)法分析（Syntax Analysis) 依據(jù)語(yǔ)言的語(yǔ)法規(guī)則，將單詞分解成各類(lèi)語(yǔ)法短語(yǔ)（可表示為語(yǔ)法樹(shù)），確定整個(gè)輸入串是否構(gòu)成一個(gè)語(yǔ)法上正確

6、的程序。,+,:=,*,賦值語(yǔ)句,表達(dá)式,表達(dá)式,標(biāo)識(shí)符,,表達(dá)式,標(biāo)識(shí)符,first,,,表達(dá)式,標(biāo)識(shí)符,count,,常數(shù),10,,,表達(dá)式,,sum:= first + count * 10,1. ::= 標(biāo)識(shí)符:=2. ::= +3. ::= *4. ::= ()5. ::= 標(biāo)識(shí)符6. ::= 常數(shù),sum,12,語(yǔ)義分析（Semantic Analysis） 檢查源程序有無(wú)語(yǔ)義錯(cuò)誤，

7、為代碼生成階段收集信息。（標(biāo)識(shí)符是否聲明、類(lèi)型檢查、強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換、下標(biāo)越界檢查等）,int i, a[20]=0;for(i=1; i<30; i++) a[10]=a[10]+i;,13,生成如下四元式形式的中間代碼序列：1、（int-to-real, 10 , - ,t1 )2、（*, count , t1 ,t2 )3、（+, first , t2 ,t3 )4、（:=, t3

8、,- , sum ),例： sum:=first + count * 10,中間代碼生成（Intermediate Code Generation） 為便于對(duì)程序的優(yōu)化、移植和修改,將源程序轉(zhuǎn)換成一種稱(chēng)為中間代碼的內(nèi)部表示形式。中間代碼是一種簡(jiǎn)單的、含義明確的記號(hào)系統(tǒng)，例如四元式（運(yùn)算符，對(duì)象1，對(duì)象2，結(jié)果）。,14,中間代碼優(yōu)化（ Intermediate Code Optimization） 在不改變?cè)闯绦?/p>

9、語(yǔ)義的前提下變換或改造中間代碼，使生成的目標(biāo)代碼更為高效，即縮短運(yùn)行時(shí)間或節(jié)省存儲(chǔ)空間。,1、（int-to-real, 10 , - ,t1 )2、（*, count , t1 ,t2 ),,（*, count , 10.0 ,t2 ),15,目標(biāo)代碼生成（Code Generation） 中間代碼變換為特定機(jī)器上的機(jī)器指令代碼（絕對(duì)指令代碼或可重定位的指令代碼）或匯編指令代碼。例：sum:=first + count *

10、10 生成如下匯編代碼： 1. MOV count , R1 2. MULT R1 , #10.0 3. MOV first , R2 4. ADD R1

11、, R2 5. MOV R1, sum,四元式中間代碼序列：1、（*, count , 10.0 ,t2 )2、（+, first , t2 ,t3 )3、（:=, t3 ,- , sum ),表格管理（Symbol-Table Management) 較大的編譯程序用到很多表格，為了合理地管理表格（構(gòu)造、查找、更新），很多編譯程序設(shè)立一些專(zhuān)門(mén)子程

12、序（稱(chēng)為表格管理程序）負(fù)責(zé)管理表格。 錯(cuò)誤處理（Error Detection and Reporting) 編譯程序各個(gè)階段還存在著錯(cuò)誤處理模塊，當(dāng)有錯(cuò)誤出現(xiàn)時(shí)，由相應(yīng)的錯(cuò)誤處理模塊給出解決方案，使得編譯器能夠繼續(xù)進(jìn)行下去。詞法和語(yǔ)法錯(cuò)誤檢查集中一次完成，而語(yǔ)義錯(cuò)誤檢查要分散在語(yǔ)法分析以后的各個(gè)階段。,17,遍 （Pass）所謂“遍”就是對(duì)源程序或源程序的中間表示形式從頭到尾掃描一次，并作加工處理，生成新的中間結(jié)果或目標(biāo)程序。,

13、18,1.5 編譯程序?qū)崿F(xiàn)方法,轉(zhuǎn)換法：將A語(yǔ)言程序轉(zhuǎn)換成B語(yǔ)言的程序，再利用B語(yǔ)言的編譯器實(shí)現(xiàn)A語(yǔ)言。自展法：實(shí)際上就是用低級(jí)語(yǔ)言先實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的編譯器，然后用這個(gè)編譯器的語(yǔ)言再去編寫(xiě)一個(gè)更高級(jí)的編譯器，這個(gè)新編譯器是舊編譯器的擴(kuò)展的過(guò)程。 移植法：修改目標(biāo)代碼或者修改編譯程序的后端。 工具法：Lex、Yacc等工具生成語(yǔ)法分析程序。（軟件自動(dòng)化研究成果）,19,加深對(duì)高級(jí)語(yǔ)言的工作原理的理解； 提高設(shè)計(jì)大型軟件的能力；