《編譯原理與技術(shù)》課件

編譯原理與技術(shù)

制作人：PPT創(chuàng)作創(chuàng)作時(shí)間：2024年X月目錄第1章詞法分析第2章語法分析第3章語義分析第4章中間代碼生成第5章優(yōu)化第6章目標(biāo)代碼生成第7章總結(jié)與展望01第一章詞法分析

什么是詞法分析詞法分析是編譯過程中的第一個(gè)階段，它的任務(wù)是將源代碼分解成一個(gè)個(gè)的單詞或記號(hào)。詞法分析器的作用將源代碼進(jìn)行掃描和識(shí)別掃描源代碼將源代碼轉(zhuǎn)換為記號(hào)序列識(shí)別記號(hào)輸出記號(hào)序列轉(zhuǎn)換記號(hào)序列

掃描并識(shí)別記號(hào)識(shí)別關(guān)鍵字標(biāo)識(shí)符識(shí)別輸出記號(hào)序列輸出標(biāo)識(shí)符序列輸出常量序列

詞法分析的工作流程讀入源代碼獲取源碼文件存儲(chǔ)源碼內(nèi)容識(shí)別編程語言中的關(guān)鍵字關(guān)鍵字識(shí)別0103識(shí)別數(shù)值常量、字符常量等常量識(shí)別02識(shí)別變量名、函數(shù)名等標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)符識(shí)別總結(jié)詞法分析是編譯原理中非常重要的一部分，通過詞法分析，可以將源代碼轉(zhuǎn)換為記號(hào)序列，為后續(xù)的語法分析和語義分析提供基礎(chǔ)。識(shí)別關(guān)鍵字、標(biāo)識(shí)符、常量等是詞法分析的關(guān)鍵工作，確保編譯器能夠正確理解源代碼的結(jié)構(gòu)和含義。02第2章語法分析

什么是語法分析語法分析是編譯過程中的第二個(gè)階段，它的任務(wù)是將記號(hào)序列轉(zhuǎn)換為語法樹。

語法分析器的作用確保語法結(jié)構(gòu)是否正確根據(jù)語法規(guī)則對(duì)記號(hào)序列進(jìn)行分析和處理

語法分析的工作流程從詞法分析階段獲得的記號(hào)序列接收記號(hào)序列檢查記號(hào)序列是否符合語法規(guī)則進(jìn)行語法規(guī)則匹配將符合語法規(guī)則的序列構(gòu)建成語法樹構(gòu)建語法樹

文法的二義性處理0103

結(jié)合性處理02

優(yōu)先級(jí)處理總結(jié)語法分析是編譯過程中至關(guān)重要的一步，它負(fù)責(zé)確保程序代碼的結(jié)構(gòu)符合語法規(guī)則，為后續(xù)的語義分析提供基礎(chǔ)。處理文法的二義性、優(yōu)先級(jí)、結(jié)合性等問題是語法分析中常見的挑戰(zhàn)。03第3章語義分析

什么是語義分析語義分析是編譯過程中的第三個(gè)階段，它的任務(wù)是對(duì)語法樹進(jìn)行語義檢查和翻譯。

語義分析器的作用檢查變量的聲明和使用是否合法變量檢查進(jìn)行類型檢查和類型轉(zhuǎn)換類型檢查生成中間代碼等中間代碼生成

接收語法樹0103

生成中間代碼02

進(jìn)行語義檢查作用域規(guī)則確定變量的作用范圍中間代碼生成生成優(yōu)化后的中間代碼

語義分析常見問題類型兼容性檢查數(shù)據(jù)類型的相容性總結(jié)語義分析是編譯過程中非常重要的一部分，它確保了程序在運(yùn)行時(shí)的正確性。通過檢查語法樹并進(jìn)行語義檢查和翻譯，語義分析器可以幫助程序員發(fā)現(xiàn)潛在的錯(cuò)誤并生成可執(zhí)行的中間代碼。04第4章中間代碼生成

什么是中間代碼生成中間代碼生成是編譯過程中的第四個(gè)階段，其任務(wù)是將高級(jí)語言源代碼轉(zhuǎn)換為中間表示形式，為后續(xù)優(yōu)化和目標(biāo)代碼生成做準(zhǔn)備。

中間代碼生成器的作用將源代碼轉(zhuǎn)換為中間代碼簡(jiǎn)化工作為后續(xù)優(yōu)化提供基礎(chǔ)提高效率簡(jiǎn)化目標(biāo)代碼生成過程減少?gòu)?fù)雜性

接收源代碼0103

生成中間代碼02

語法分析、語義分析控制結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換if-else，switch等結(jié)構(gòu)生成對(duì)應(yīng)的中間代碼函數(shù)調(diào)用的處理參數(shù)傳遞機(jī)制返回值處理

中間代碼生成常見問題表達(dá)式的翻譯生成正確的中間代碼處理運(yùn)算順序總結(jié)中間代碼生成是編譯器設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一環(huán)，通過將源代碼轉(zhuǎn)換為中間表示形式，簡(jiǎn)化了后續(xù)優(yōu)化和目標(biāo)代碼生成的步驟，同時(shí)需要解決表達(dá)式翻譯、控制結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換、函數(shù)調(diào)用處理等常見問題。05第五章優(yōu)化

什么是編譯優(yōu)化編譯優(yōu)化是編譯過程中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它的任務(wù)是對(duì)中間代碼進(jìn)行優(yōu)化，提高程序的性能和效率。在編譯過程中，優(yōu)化的作用不可忽視，能夠使得程序更加高效、更加快速地執(zhí)行。

優(yōu)化技術(shù)優(yōu)化技術(shù)之一常量傳播優(yōu)化技術(shù)之二死代碼刪除優(yōu)化技術(shù)之三循環(huán)優(yōu)化

優(yōu)化的目標(biāo)優(yōu)化目標(biāo)之一減少代碼執(zhí)行時(shí)間優(yōu)化目標(biāo)之二減少代碼大小優(yōu)化目標(biāo)之三減少程序的功耗

優(yōu)化過程的挑戰(zhàn)之一性能和復(fù)雜度的平衡0103優(yōu)化成果的驗(yàn)證效果的評(píng)估02優(yōu)化過程的考量之一優(yōu)化技術(shù)的適用性總結(jié)編譯優(yōu)化是編譯過程中至關(guān)重要的一環(huán)，通過對(duì)中間代碼的優(yōu)化，可以提高程序的性能和效率。常見的優(yōu)化技術(shù)包括常量傳播、死代碼刪除、循環(huán)優(yōu)化等，它們的應(yīng)用能夠有效實(shí)現(xiàn)減少代碼執(zhí)行時(shí)間、減少代碼大小、減少程序的功耗等優(yōu)化目標(biāo)。然而，在優(yōu)化過程中，需要平衡性能和復(fù)雜度，并考慮不同優(yōu)化技術(shù)的適用性和效果，這是優(yōu)化的難點(diǎn)之一。總結(jié)編譯優(yōu)化在編譯過程中的重要性關(guān)鍵環(huán)節(jié)常量傳播、死代碼刪除、循環(huán)優(yōu)化等優(yōu)化技術(shù)減少代碼執(zhí)行時(shí)間、減少代碼大小、減少程序的功耗優(yōu)化目標(biāo)平衡性能和復(fù)雜度、評(píng)估效果等優(yōu)化難點(diǎn)優(yōu)化技術(shù)舉例舉例來說明編譯優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用，常量傳播可以在編譯過程中將常量表達(dá)式的值計(jì)算出來，減少運(yùn)行時(shí)計(jì)算的開銷；死代碼刪除可以去除不會(huì)被執(zhí)行的代碼，減少程序的體積和執(zhí)行時(shí)間；循環(huán)優(yōu)化則通過優(yōu)化循環(huán)結(jié)構(gòu)，提高循環(huán)的執(zhí)行效率。這些優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用能夠顯著改善程序的性能和效率。

06第6章目標(biāo)代碼生成

什么是目標(biāo)代碼生成目標(biāo)代碼生成是編譯過程中的最后一個(gè)階段，其任務(wù)是將優(yōu)化后的中間代碼轉(zhuǎn)換為目標(biāo)機(jī)器代碼。在這個(gè)階段，代碼的性能和效率將得到進(jìn)一步優(yōu)化，以便生成最終可執(zhí)行的機(jī)器代碼。

目標(biāo)代碼生成器的作用針對(duì)不同的硬件平臺(tái)生成對(duì)應(yīng)的機(jī)器代碼根據(jù)目標(biāo)機(jī)器特性生成代碼對(duì)中間代碼進(jìn)行進(jìn)一步轉(zhuǎn)換和優(yōu)化，以提高代碼質(zhì)量和性能執(zhí)行代碼生成和優(yōu)化最終生成可直接在目標(biāo)機(jī)器上運(yùn)行的代碼生成可執(zhí)行的機(jī)器代碼

目標(biāo)代碼生成的工作流程從前一個(gè)階段得到已經(jīng)優(yōu)化的中間表示接收優(yōu)化后的中間代碼將中間代碼轉(zhuǎn)換為目標(biāo)機(jī)器代碼的過程進(jìn)行代碼轉(zhuǎn)換和優(yōu)化最終輸出可執(zhí)行的機(jī)器指令序列生成目標(biāo)機(jī)器代碼

決定如何將變量映射到寄存器以優(yōu)化性能寄存器分配0103安排代碼的順序和組織方式以最大程度地提高效率代碼布局02選擇最適合目標(biāo)機(jī)器的指令集指令選擇總結(jié)目標(biāo)代碼生成是編譯器的最后一個(gè)重要階段，通過優(yōu)化和轉(zhuǎn)換中間代碼，為目標(biāo)機(jī)器生成高效的可執(zhí)行代碼。在這個(gè)過程中，需要充分考慮目標(biāo)機(jī)器的特性，并處理寄存器分配、指令選擇等問題，以確保生成的代碼能夠充分發(fā)揮硬件性能。07第七章總結(jié)與展望

主題回顧在第25頁(yè)，我們將對(duì)編譯原理和技術(shù)的整體學(xué)習(xí)和理解進(jìn)行回顧。通過本章的學(xué)習(xí)，希望大家能夠更加深入地理解編譯過程和原理，并將其運(yùn)用到實(shí)際項(xiàng)目中。

學(xué)習(xí)收獲

深入理解各個(gè)階段的編譯過程

掌握編譯技術(shù)相關(guān)知識(shí)

提升編譯效率和性能

探索更多編譯技術(shù)0103

不斷學(xué)習(xí)和創(chuàng)新02

應(yīng)用到不同領(lǐng)域感謝同學(xué)們的合作

感謝大家的支持

感謝感謝老師的指導(dǎo)

Q&A在第29頁(yè)，我們將解答學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)過程中