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。 ②掌握一些典型問題的解決辦法。 ③對程序有進(jìn)一步的認(rèn)識。學(xué)習(xí)方法： ①了解整體結(jié)構(gòu)。 ②掌握解決具體問題的具體辦法。 ③掌握基本概念。編譯技術(shù)集中體現(xiàn)了計算機(jī)科學(xué)發(fā)展的重要成果與精華。ACM圖靈獎是授予在計算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域作出突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家的最高獎勵，自1966年設(shè)立以來，程序設(shè)計語言、編譯理論與方法的方面的得獎成果約占總數(shù)的1/3。對于將來從事編譯系統(tǒng)設(shè)計工作的學(xué)生來說，編譯原理課程將為其打下堅實的能力和知識基礎(chǔ)；對于從事其它工作的學(xué)生，也能夠提高他們對計算機(jī)系統(tǒng)總體的認(rèn)識。此外，課程介紹的經(jīng)典的語言分析方法和工具，對于設(shè)計一些實用的工具和軟件，如自然語言理解、網(wǎng)絡(luò)信息處理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分析與實現(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：程序設(shè)計語言、計算機(jī)組成原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、匯編語言、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：編譯程序工作的基本過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)器語言：能夠被計算機(jī)的硬件系統(tǒng)直接執(zhí)行的指令程序。匯編語言：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語言：使用便于理解的自然語言。

語言處理程序解釋程序（器）：接受某種語言源程序，然后直接解釋執(zhí)行源程序。編譯程序（器）：接受某種語言的源語言程序后，將它改造成另一種邏輯上等價的目標(biāo)語言程序。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)器代碼絕對機(jī)器代碼可再裝配目標(biāo)文件高級語言程序的處理過程表格管理詞法分析語法分析語義分析中間代碼生成代碼優(yōu)化目標(biāo)代碼生成出錯處理源程序目標(biāo)程序編譯的各個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字符，對構(gòu)成源程序的字符流進(jìn)行掃描和分解，從而識別出一個個單詞（也叫單詞符號或符號）。依據(jù)：語言的構(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)識符、保留字（關(guān)鍵字或基本字）、算符、界符等。語法分析語法分析的功給是將單詞序列分解成各類語法短語（也叫語法單位，句子），確定整個輸入串是否構(gòu)成一個語法上正確的程序。依據(jù)：語言的語法規(guī)則。語句的表示：標(biāo)識符:=表達(dá)式是語句。while(表達(dá)式)do語句if(表達(dá)式)then語句else語句都是語句。語義分析的功能是審查源程序有無語義錯誤，為代碼生成階段收集類型信息。語義分析主要能識別的語義錯誤有變量沒有聲明就使用，變量重復(fù)聲明，運(yùn)算對象類型是否匹配等等。語義分析中間代碼生成中間代碼：一種結(jié)構(gòu)簡單、含義明確的記號系統(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)算對象1，運(yùn)算對象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)器上的絕對指令代碼或可重定位的指令代碼或匯編指令代碼。特點：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符號表用來記錄源程序中出現(xiàn)的標(biāo)識符，并收集每個標(biāo)識符的各種屬性信息。符號表是由若干記錄組成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個標(biāo)識符在表中有一條記錄，每條記錄有多個域，每個域記載標(biāo)識符的一個屬性。符號表管理表格管理程序詞法分析程序語法分析程序語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）：主要依賴于源語言而與目標(biāo)機(jī)器無關(guān)的編譯階段。如：詞法分析、語法分析、語義分析、中間代碼生成、部分優(yōu)化工作、與前端有關(guān)的出錯處理工作和符號