第1章編譯程序概論

編譯原理本課程學(xué)習(xí)任務(wù)教學(xué)目的： ①掌握編譯原理的基本知識(shí)。 ②掌握一些典型問(wèn)題的解決辦法。 ③對(duì)程序有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。學(xué)習(xí)方法： ①了解整體結(jié)構(gòu)。 ②掌握解決具體問(wèn)題的具體辦法。 ③掌握基本概念。編譯技術(shù)集中體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的重要成果與精華。ACM圖靈獎(jiǎng)是授予在計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域作出突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家的最高獎(jiǎng)勵(lì)，自1966年設(shè)立以來(lái)，程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、編譯理論與方法的方面的得獎(jiǎng)成果約占總數(shù)的1/3。對(duì)于將來(lái)從事編譯系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的學(xué)生來(lái)說(shuō)，編譯原理課程將為其打下堅(jiān)實(shí)的能力和知識(shí)基礎(chǔ)；對(duì)于從事其它工作的學(xué)生，也能夠提高他們對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總體的認(rèn)識(shí)。此外，課程介紹的經(jīng)典的語(yǔ)言分析方法和工具，對(duì)于設(shè)計(jì)一些實(shí)用的工具和軟件，如自然語(yǔ)言理解、網(wǎng)絡(luò)信息處理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分析與實(shí)現(xiàn)等，都是必備的基礎(chǔ)。因此，編譯原理課程是高等學(xué)校培養(yǎng)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的核心課程。

本課程地位教材教材：《編譯原理》，張素琴等編著，清華大學(xué)出版社參考書目：《編譯程序設(shè)計(jì)原理》，杜淑敏等編著，北京大學(xué)出版社《編譯原理教程》，胡元義等編著，西安電子科技大學(xué)出版社相關(guān)知識(shí)：程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、計(jì)算機(jī)組成原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、匯編語(yǔ)言、離散數(shù)學(xué)、操作系統(tǒng)等。

第1章編譯程序概論教學(xué)要求：本章講解編譯程序、解釋程序的基本概念，概述編譯過(guò)程，介紹編譯程序的邏輯結(jié)構(gòu)和編譯程序的組織形式。要求理解編譯程序、解釋程序和遍的基本概念；掌握編譯過(guò)程各階段的任務(wù)和編譯程序邏輯結(jié)構(gòu)及其各部分的基本功能。教學(xué)重點(diǎn)：編譯程序工作的基本過(guò)程及其各階段的基本任務(wù)，編譯程序總體框架?；靖拍顧C(jī)器語(yǔ)言：能夠被計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)直接執(zhí)行的指令程序。匯編語(yǔ)言：將硬件指令用一些助記符表示。如ADD表示加法操作，SUB表示減法操作等等高級(jí)語(yǔ)言：使用便于理解的自然語(yǔ)言。

語(yǔ)言處理程序解釋程序（器）：接受某種語(yǔ)言源程序，然后直接解釋執(zhí)行源程序。編譯程序（器）：接受某種語(yǔ)言的源語(yǔ)言程序后，將它改造成另一種邏輯上等價(jià)的目標(biāo)語(yǔ)言程序。需預(yù)處理的源程序預(yù)處理程序源程序編譯程序匯編程序裝配/連接編輯程序目標(biāo)匯編程序可再裝配的機(jī)器代碼絕對(duì)機(jī)器代碼可再裝配目標(biāo)文件高級(jí)語(yǔ)言程序的處理過(guò)程表格管理詞法分析語(yǔ)法分析語(yǔ)義分析中間代碼生成代碼優(yōu)化目標(biāo)代碼生成出錯(cuò)處理源程序目標(biāo)程序編譯的各個(gè)階段詞法分析詞法分析的功能是從左到右讀入源程序的每個(gè)字符，對(duì)構(gòu)成源程序的字符流進(jìn)行掃描和分解，從而識(shí)別出一個(gè)個(gè)單詞（也叫單詞符號(hào)或符號(hào)）。依據(jù)：語(yǔ)言的構(gòu)詞規(guī)則。單詞：邏輯上緊密相連的一組字符，這些字符具有集體含義。如：標(biāo)識(shí)符、保留字（關(guān)鍵字或基本字）、算符、界符等。語(yǔ)法分析語(yǔ)法分析的功給是將單詞序列分解成各類語(yǔ)法短語(yǔ)（也叫語(yǔ)法單位，句子），確定整個(gè)輸入串是否構(gòu)成一個(gè)語(yǔ)法上正確的程序。依據(jù)：語(yǔ)言的語(yǔ)法規(guī)則。語(yǔ)句的表示：標(biāo)識(shí)符:=表達(dá)式是語(yǔ)句。while(表達(dá)式)do語(yǔ)句if(表達(dá)式)then語(yǔ)句else語(yǔ)句都是語(yǔ)句。語(yǔ)義分析的功能是審查源程序有無(wú)語(yǔ)義錯(cuò)誤，為代碼生成階段收集類型信息。語(yǔ)義分析主要能識(shí)別的語(yǔ)義錯(cuò)誤有變量沒(méi)有聲明就使用，變量重復(fù)聲明，運(yùn)算對(duì)象類型是否匹配等等。語(yǔ)義分析中間代碼生成中間代碼：一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、含義明確的記號(hào)系統(tǒng)。原則：容易生成；容易將它翻譯成目標(biāo)代碼。如四元式：（運(yùn)算符，運(yùn)算對(duì)象1，運(yùn)算對(duì)象2，結(jié)果）將源程序生成一種內(nèi)部表示形式，這種內(nèi)部表示形式叫中間代碼。如：源程序

sum:=first+count*10生成的四元式可以是：(inttoreal， 10， -， t1)(*， id3， t1， t2)(+， id2， t2， t3)(:=， t3， -， id1)id1id2id3代碼優(yōu)化(inttoreal， 10， -， t1)(*， id3， t1， t2)(+， id2， t2， t3)(:=， t3， -， id1)(*， id3， 10.0， t2)(+， id2， t2， id1)(*， id3， 10.0， t1)(+， id2， t1， id1)目的:使目標(biāo)代碼運(yùn)行時(shí)間較短，占用空間較小。目標(biāo)代碼生成任務(wù)：把中間代碼變換成特定機(jī)器上的絕對(duì)指令代碼或可重定位的指令代碼或匯編指令代碼。特點(diǎn)：與硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令含義有關(guān)，涉及到硬件系統(tǒng)功能部件的運(yùn)用、機(jī)器指令的選擇、各種數(shù)據(jù)類型變量的存儲(chǔ)空間分配以及寄存器和后緩寄存器的調(diào)度等。中間代碼：(*， id3， 10.0， t1)(+， id2， t1， id1)源程序：sum:=first+count*10目標(biāo)代碼：MOVF id3, R2MULF 10.0, R2MOVF id2, R1ADDF R1, R2MOV R1, id1符號(hào)表用來(lái)記錄源程序中出現(xiàn)的標(biāo)識(shí)符，并收集每個(gè)標(biāo)識(shí)符的各種屬性信息。符號(hào)表是由若干記錄組成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個(gè)標(biāo)識(shí)符在表中有一條記錄，每條記錄有多個(gè)域，每個(gè)域記載標(biāo)識(shí)符的一個(gè)屬性。符號(hào)表管理表格管理程序詞法分析程序語(yǔ)法分析程序語(yǔ)義分析程序中間代碼生成程序代碼優(yōu)化程序目標(biāo)代碼生成程序出錯(cuò)處理程序源程序目標(biāo)程序編譯程序的結(jié)構(gòu)有關(guān)名詞：前端（frontend）：主要依賴于源語(yǔ)言而與目標(biāo)機(jī)器無(wú)關(guān)的編譯階段。如：詞法分析、語(yǔ)法分析、語(yǔ)義分析、中間代碼生成、部分優(yōu)化工作、與前端有關(guān)的出錯(cuò)處理工作和符號(hào)