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編譯原理

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摘要：編譯器概述編輯器從邏輯上可以分為若干個階段，每個階段將源程序從一種表示變換成另一種表示。翻譯器編譯器解釋器翻譯器能夠?qū)⒁环N語言源語言變換成另一種語言目標語言的軟件。

1、編譯器概述

編輯器從邏輯上可以分為若干個階段，每個階段將源程序從一種表示變換成另一種表示。

以Pascal語言的 position := initial + rate * 60 為例子介紹編譯的各個階段

1.1 詞法分析

詞法分析 又叫線性分析 或者 線性掃描

逐個讀取源程序的字符，把他們組成詞法記號（token）流，并且把詞法單元填入符號表。

在這個階段會刪除掉分隔記號的空格

1.2 語法分析

語法分析又叫 層次分析

將詞法記號流按照語法結(jié)構(gòu)進行層次分組，形成語法短語，語法短語常用分析樹表示

1.2.1 層次結(jié)構(gòu)遵循的規(guī)則

任何一個標識符都是表達式

任何一個數(shù)都是表達式

如果e**1和e2都是表達式，那么
e1 + e2

e1 * e2

(e1)

也都是表達式

1.3 語義分析

進行語義分析，生成語法樹

作用：

（1）進行語義檢查（其中包括類型檢查）、保證各部分能有意義的集合在一起

（2）搜集類型信息

1.4 中間代碼生成

經(jīng)過語法分析和語義分析之后，某些編譯器生成源程序的顯式中間表示。

具備兩個性質(zhì)： 易于產(chǎn)生、易于翻譯成目標程序

功能：

（1）需決定運算完成的次序。（疑問每個語句之多一個算符）

（2）必須產(chǎn)生臨時變量名。（保留每個語句的計算結(jié)果）

（3）必須處理控制流結(jié)構(gòu)和過程調(diào)用

中間表示的常用形式： 三地址代碼。

1.4.1 三地址代碼

三地址代碼 由 三地址語句序列組成，最多三個操作數(shù)

1.5 代碼優(yōu)化

試圖改進代碼，產(chǎn)生執(zhí)行較快的機器代碼

1.6 代碼生成

生成可重定位的機器代碼或者匯編碼

功能：
（1）為源程序所用的每個變量選擇存儲單元 （寄存器分配）

（2） 將中間代碼生成等價的機器指令序列

1.7符號表管理

符號表 ：為每一個標識符保存一個記錄的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，記錄的域是標識符的屬性（標識符的存儲分配、類型和作用域信息）

1.8 錯誤診斷與報告

每個階段都有可能發(fā)現(xiàn)源程序的錯誤，在發(fā)現(xiàn)錯誤之后，該階段必須處理此錯誤，使得編譯可以繼續(xù)進行，以便進一步發(fā)現(xiàn)源程序的其他錯誤。

詞法分析階段 ：診斷當前被掃描的字符串不能形成語言的詞法記號。

語法分析階段：診斷記號流違反的語法規(guī)則。

語義分析階段：找到對所含操作無意義的結(jié)構(gòu)。

1.9、編譯的總過程

2、階段分組（前端和后端）

在實際編譯器中，若干階段可以組合在一起，各階段之間的中間表示也無需顯示構(gòu)成

通常將所有階段分為前端和后端：

前端：只依賴于源程序，由幾乎獨立于目標機器的階段或者階段的一部分組成。

   包括：詞法分析、語法分析、符號表建立、語義分析、中間代碼生成、部分代碼優(yōu)化、與這些階段同時完成的錯誤處理。

后端：依賴于目標機器，一般獨立于源程序，而與中間代碼有關(guān)。

   包括：代碼優(yōu)化、代碼生成、伴隨這些階段的符號表操作和錯誤處理
3、遍

編譯的幾個階段常用 一遍掃描來實現(xiàn)，一遍掃描包括讀一個輸入文件和寫一個輸出文件

把幾個階段組成一遍，并且這些階段的活動可以在該遍中交錯進行。例如：可以把語法分析看成主導(dǎo)，當它需要記號時，調(diào)用詞法分析器去下一個記號。如果已經(jīng)看出一個語法結(jié)構(gòu)，語法分析器則激活中間代碼生成器，以完成語義分析和生成中間代碼。

4、翻譯器、編譯器、解釋器

翻譯器：能夠?qū)?一種語言（源語言）變換成另一種語言（目標語言）的軟件。

編譯器：編譯器是一種翻譯器，將高級語言變換成一種低級語言的軟件。特點在于 目標語言比源語言低級

解釋器：也需要對源程序進行詞法、語法和語義分析,中間代碼生成。但是不生成目標代碼，而是直接執(zhí)行源程序所指定的運算

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