編譯程序基本概念

1、（優(yōu)選）編譯程序基本概念第一頁，共十五頁。第1章 關(guān)于編譯程序的基本概念內(nèi)容提要: 1.1 什么是編譯程序? 1.2 編譯程序邏輯結(jié)構(gòu) 1.3 編譯程序?qū)崿F(xiàn)機(jī)制 1.4 編程過程實例分析第二頁，共十五頁。. . 計算機(jī)中語言的層次體系：解釋程序 圖 1.1 計算機(jī)中語言的層次體系高級語言1編譯程序2反匯編程序匯編程序 匯編語言機(jī)器語言 計算機(jī)反編譯程序轉(zhuǎn)換程序 高級語言2編譯程序1第三頁，共十五頁。 1.1 什么是 編譯程序？ 編譯程序(compiler)是一種翻譯程序，它特指把某種高級程序設(shè)計語言翻譯成具體計算機(jī)上的低級程序設(shè)計語言。 高級語言的執(zhí)行過程 - 源語言編譯程序目標(biāo)語言數(shù)據(jù) 結(jié)果

2、運(yùn)行程序編譯階段運(yùn)行階段圖 1.2 高級語言的執(zhí)行過程兩個階段：第四頁，共十五頁。 什么是 解釋程序? 解釋程序(interpreter)也是一種翻譯程序，將某高級語翻譯成具體計算機(jī)上的低級程序設(shè)計語言;解釋程序的執(zhí)行過成如圖1.3 所示。 編譯程序與解釋程序的主要區(qū)別: 數(shù)據(jù) 結(jié)果解釋程序 圖 1.3 解釋程序的執(zhí)行過程 一條源語句 前者有目標(biāo)程序而后者無目標(biāo)程序； 前者運(yùn)行效率高而后者便于人機(jī)對話。第五頁，共十五頁。1.2 編譯程序結(jié)構(gòu)詞法分析語法分析語義分析代碼生成源語言目標(biāo)語言 錯 誤 處 理 符 號 表 管 理 圖 1.4 編 譯 程 序 總 體 結(jié) 構(gòu) 框 圖優(yōu)化處理 編譯程序總體

3、結(jié)構(gòu)如圖1.4所示。編譯程序的五個階段：單詞串TOKEN詞法分析源語言語法分析語義分析優(yōu)化處理代碼生成目標(biāo)語言優(yōu)化語義樹 錯 誤 處 理 符 號 表 管 理語法樹語義樹第六頁，共十五頁。【例1.1】我們用樹葉和顏料能夠制作美麗的圖畫。 【機(jī)器翻譯】是指利用計算機(jī)把一種自然語言翻譯成另一種自然語言。翻譯過程. 詞法分析：r( ) p( ) n( ) c( ) n( ) u( ) v( ) a( ) n( ). 句法分析：漢英辭典與知識庫We can make beautiful pictures with leaves and paint.SpSbjPrdruvObjPpVpNpa npNpn

4、c n. 語義分析：制作（make）我們(we)圖畫(pictures)美麗(beautiful)樹葉(leaves)顏料(paint)用(with). 優(yōu)化處理：. 目標(biāo)生成： 編譯程序與機(jī)器翻譯的類比 ：語義網(wǎng)語法樹第七頁，共十五頁。1.3 編譯程序的實現(xiàn)機(jī)制 根據(jù)語言和環(huán)境的不同，編譯程序?qū)崿F(xiàn)時是把 圖1.2 中的各階段劃分成若干遍； 遍：編譯程序?qū)υ闯绦蚧虻葍r程序從頭至尾掃描的次數(shù)。 兩遍 的編譯程序： 第一遍 :詞法分析 、語法分析和語義分析； 第二遍 :目標(biāo)代碼生成和目標(biāo)代碼優(yōu)化。 每遍中的各階段的工作是穿插進(jìn)行的，例如： 使語法分析器處于核心位置,而把詞法分析器作為子程序；當(dāng)語法

5、分析需要下一個單詞時，就調(diào)用詞法分析器，識別一個單詞。第八頁，共十五頁。1.4 編譯過程實例 例：Pascal程序片段 : 詞法分析：識別單詞并分類var a,b:integer; . . . b:=a+2*5; 編譯過程如下： 關(guān)鍵字 (k) - var，integer ; 標(biāo)識符 (i) - a，b ； 常 數(shù) (c) - 2，5 ； 界 符 (p) - , ; : := + 單詞類碼第九頁，共十五頁。圖 1.5 賦值語句 b:=a+2*5 的語法樹 例： b := a + 2 * 5 的分析過程如下所示： （ 生成的結(jié)果是一棵 語法樹 ) := b + * a252. 語法分析： 組詞成

6、句及語法錯誤檢查算術(shù)表達(dá)式的層次結(jié)構(gòu)第十頁，共十五頁。3語義分析：分析各種語法成分的語義特征；var a,b:integer; . . . b:=a+2*5;構(gòu)建標(biāo)識符的語義辭典-符號表：構(gòu)造語句的語義樹-中間語言； b 的值 a 的值 數(shù)據(jù)區(qū) v i b v i a 地址種類 類型 名字符號表 :=b+a*25如: b := a+2*5 ( * 2 5 t1 ) ( + a t1 t2 ) ( := t2 _ b )或第十一頁，共十五頁。4優(yōu)化 ：提高目標(biāo)程序質(zhì)量的工作 ； :=b+a*25 ( * 2 5 t1 ) ( + a t1 t2 ) ( := t2 _ b )經(jīng) 常數(shù)合并，可分別

7、獲得優(yōu)化后的中間代碼如下圖所示： ( + a 10 t2 ) ( := t2 _ b )例: b := a+2*5 :=b+a10第十二頁，共十五頁。5目標(biāo)代碼生成 ： 產(chǎn)生計算機(jī)可識別的語言 ； 通常，是把中間語言轉(zhuǎn)換成目標(biāo)代碼， ( + a 10 t2 ) ( := t2 _ b ) LD R, a ADD R, 10 ST R, bR 為寄存器三條指令分別為：取、加 和 存 。如：目標(biāo)代碼：第十三頁，共十五頁。 編譯程序的理論基礎(chǔ) 編譯程序的構(gòu)造，是一種語言處理工程，其理論基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)主要有以下兩個方面： 1. 形式語言【第2章】 計算機(jī)處理語言，首先應(yīng)考慮語言的形式化、規(guī)范化，使其具有可計算性和可操作性；形式語言誕生于1956年，由chomsky創(chuàng)立。 2. 自動機(jī)【第3章】 自動機(jī)是一種語言模型，是語言的一種識別工具，它與形式語