編譯原理課件

編譯原理

CompilerPrinciples徐小龍PhDxuxl@南京郵電大學.計算機學院

第一章概述comPilingrunningProgramming教材：《編譯技術原理及其實現(xiàn)方法》王汝傳編著1第一章概述§1.1程序設計語言一、語言的概念和分類二、程序設計語言簡述§1.2翻譯程序一、匯編程序二、解釋程序三、編譯程序

§1.3編譯程序簡史一、匯編語言階段（50年代初）

二、高級程序語言出現(xiàn)（1956年）——編譯程序開始

三、編譯程序理論開始確定（1960年）

四、編譯程序技術方法進一步發(fā)展（70年代起）§1.4編譯過程簡述一、編譯步驟二、編譯過程簡述三、趟程（遍）§1.5編譯程序的生成一、編寫編譯程序的一般方法二、編譯程序開發(fā)技術三、編譯程序的自動生成2第一章概述§1.1程序設計語言一、語言的概念和分類二、程序設計語言簡述§1.2翻譯程序一、匯編程序二、解釋程序三、編譯程序

§1.3編譯程序簡史一、匯編語言階段（50年代初）

二、高級程序語言出現(xiàn)（1956年）——編譯程序開始

三、編譯程序理論開始確定（1960年）

四、編譯程序技術方法進一步發(fā)展（70年代起）§1.4編譯過程簡述一、編譯步驟二、編譯過程簡述三、趟程（遍）§1.5編譯程序的生成一、編寫編譯程序的一般方法二、編譯程序開發(fā)技術三、編譯程序的自動生成3第一章概述§1.1程序設計語言一、語言的概念和分類

1.概念

2.語言的分類二、程序設計語言簡述1.機器語言（第一代語言）2.匯編語言(第二代語言:50年代中期出現(xiàn))3.高級程序設計語言(第三代語言:50年代中期提出)4.超高級程序設計語言（第四代語言）

4第一章概述§1.1程序設計語言一、語言的概念和分類

1.概念

2.語言的分類二、程序設計語言簡述1.機器語言（第一代語言）2.匯編語言(第二代語言:50年代中期出現(xiàn))3.高級程序設計語言(第三代語言:50年代中期提出)4.超高級程序設計語言（第四代語言）

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§1.1程序設計語言一、語言的概念和分類1.概念

語言是人類所特有的用來表達意思、交流思想的工具，是一種特殊的社會現(xiàn)象，由語音、詞匯、語法、語義構成一個系統(tǒng)。語言包括口語和書面形式。6§1.1程序設計語言一、語言的概念和分類

2.語言的分類

(1)自然語言人與人之間交流信息的一種語言.動物之間通過動物語言交流信息.（2）數(shù)理語言以數(shù)理邏輯、集合論和統(tǒng)計數(shù)學來描述的一種語言。

例如，用計算機進行幾何定理的證明就得以數(shù)理語言形式進行描述。（3）程序設計語言人和計算機進行信息交流的一種語言，它遵循一定的語法和語義的規(guī)則，而編譯程序的功能正是：1）討論語法，檢查程序正確性2）討論語義，生成目標代碼7第一章概述§1.1程序設計語言一、語言的概念和分類

1.概念

2.語言的分類二、程序設計語言簡述1.機器語言（第一代語言）2.匯編語言(第二代語言:50年代中期出現(xiàn))3.高級程序設計語言(第三代語言:50年代中期提出)4.超高級程序設計語言（第四代語言）

8第一章概述§1.1程序設計語言一、語言的概念和分類

1.概念

2.語言的分類二、程序設計語言簡述1.機器語言（第一代語言）2.匯編語言(第二代語言:50年代中期出現(xiàn))3.高級程序設計語言(第三代語言:50年代中期提出)4.超高級程序設計語言（第四代語言）

9二、程序設計語言簡述機器語言(第一代)

低級語言匯編語言(第二代)初期：FORTRAN、ALGOL、COBOL發(fā)展期：LISP、APL、SNOBOL、PL/1、(第三代)SIMULA、BASIC程序設計語言高級語言結構化時期：PASCAL、MODULA-2、Ada、C函數(shù)式：ML、LISP、APL多范型時期邏輯式：PROLOG面向?qū)ο螅篠malltalk、C++、Java(第四代)SQL網(wǎng)絡：Java、Perl、C#超高級語言報表語言MAPPER§1.1程序設計語言10第一章概述§1.1程序設計語言一、語言的概念和分類二、程序設計語言簡述§1.2翻譯程序一、匯編程序二、解釋程序三、編譯程序

§1.3編譯程序簡史一、匯編語言階段（50年代初）

二、高級程序語言出現(xiàn)（1956年）——編譯程序開始

三、編譯程序理論開始確定（1960年）

四、編譯程序技術方法進一步發(fā)展（70年代起）§1.4編譯過程簡述一、編譯步驟二、編譯過程簡述三、趟程（遍）§1.5編譯程序的生成一、編寫編譯程序的一般方法二、編譯程序開發(fā)技術三、編譯程序的自動生成11

第一章概述§1.2

翻譯程序

一、匯編程序

二、解釋程序三、編譯程序

12§1.2翻譯程序只有機器語言編的程序才能被計算機識別并運行，為了能使匯編語言和高級程序設計語言編寫的程序被計算機接受，必須將它們轉(zhuǎn)換成具體的機器語言程序。我們將要介紹的匯編程序、解釋程序和編譯程序就是完成這種轉(zhuǎn)換功能的翻譯程序。翻譯程序?qū)⒁环N語言程序（稱為源程序）改造成另一種等價的語言程序（稱為目標程序）的程序。源語言書寫源程序的語言稱為源語言.目標語言書寫目標程序的語言稱為目標語言.13

第一章概述§1.2

翻譯程序

一、匯編程序

二、解釋程序三、編譯程序

14

第一章概述§1.2

翻譯程序一、匯編程序

二、解釋程序三、編譯程序

15匯編程序：把匯編語言寫的源程序翻譯成機器語言的目標程序，這個翻譯過程稱為匯編。如下圖：初始數(shù)據(jù)匯編源程序匯編程序目標程序結果數(shù)據(jù)

匯編程序執(zhí)行過程

匯編程序一般對源程序進行兩遍掃描來完成。第一遍：進行存貯分配，造出第二遍掃描時用的各種表格；第二遍：用機器語言操作碼來代替匯編符號操作碼?！?.2翻譯程序

一、匯編程序

16

第一章概述§1.2

翻譯程序

一、匯編程序二、解釋程序三、編譯程序

17

第一章概述§1.2

翻譯程序

一、匯編程序二、解釋程序三、編譯程序

18解釋程序：將高級語言寫的源程序作為輸入數(shù)據(jù)，但并不產(chǎn)生目標程序，而是邊解釋邊執(zhí)行源程序本身的一種程序。如下圖源程序解結釋果程數(shù)初始數(shù)據(jù)序據(jù)解釋程序執(zhí)行過程解釋程序適合于會話型語言，如BASIC語言。主要優(yōu)點：1，易于為用戶提供調(diào)試功能，對源程序的語法分析及出錯處理都很及時，2，修改調(diào)試也很方便，但是解釋程序執(zhí)行速度較慢，運行效率低?！?.2翻譯程序

二、解釋程序19

第一章概述§1.2

翻譯程序一、匯編程序

二、解釋程序三、編譯程序

20

第一章概述§1.2

翻譯程序一、匯編程序

二、解釋程序

三、編譯程序

21編譯程序

是將高級語言寫的源程序翻譯成目標語言（匯編語言、機器語言）的程序。這種翻譯過程稱為編譯。編譯系統(tǒng)

目標程序，再加上運行系統(tǒng)（如服務子程序、動態(tài)分配程序、裝配程序等）就可獲得計算結果，整個系統(tǒng)稱為編譯系統(tǒng)。

§1.2翻譯程序

三、編譯程序22編譯程序執(zhí)行過程源程序編譯程序目標程序（機器語言）源程序編譯程序目標程序（匯編語言）匯編程序目標程序（機器語言）編譯階段編譯階段匯編階段目標程序（機器語言）運行系統(tǒng)可執(zhí)行程序結果數(shù)據(jù)運行階段23上述三種翻譯程序，匯編程序最容易實現(xiàn)，其次是解釋程序，編譯程序最難。所以只要掌握了編譯程序?qū)崿F(xiàn)方法，匯編程序和解釋程序就迎刃而解了。下面我們就具體介紹一下編譯程序……24第一章概述§1.1程序設計語言一、語言的概念和分類二、程序設計語言簡述§1.2翻譯程序一、匯編程序二、解釋程序三、編譯程序

§1.3編譯程序簡史一、匯編語言階段（50年代初）

二、高級程序語言出現(xiàn)（1956年）——編譯程序開始

三、編譯程序理論開始確定（1960年）四、編譯程序技術方法進一步發(fā)展（70年代起）§1.4編譯過程簡述一、編譯步驟二、編譯過程簡述三、趟程（遍）§1.5編譯程序的生成一、編寫編譯程序的一般方法二、編譯程序開發(fā)技術三、編譯程序的自動生成25

第一章概述§1.3編譯程序簡史

一、匯編語言階段（50年代初）

1.匯編符號出現(xiàn)

2.宏指令出現(xiàn)3.子程序出現(xiàn)二、高級程序語言出現(xiàn)（1956年）－編譯程序開始三、編譯程序理論開始確定（1960年）

四、編譯程序技術方法進一步發(fā)展（70年代起）

26§1.3編譯程序簡史

編譯程序的發(fā)展和計算機的發(fā)展緊密聯(lián)系在一起，從1946年第一臺電子計算機ENIAC出現(xiàn)，計算機經(jīng)歷了第一代電子管、第二代晶體管、第三代集成電路、第四代大規(guī)模集成電路計算機的發(fā)展，而編譯程序技術和其他系統(tǒng)軟件如：操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫以及網(wǎng)絡等也不斷完善和發(fā)展第一代（1946~1956）電子管5千~4萬（次/秒）第二代（1957~1964）晶體管幾十萬~百萬（次/秒）第三代（1965~1970）集成電路百萬~幾百萬（次/秒）第四代（1971~90年代）大規(guī)模集成電路幾百萬~幾億（次/秒）27

一、匯編語言階段（50年代初）二、高級程序語言出現(xiàn)（1956年）－編譯程序開始三、編譯程序理論開始確定（1960年）

四、編譯程序技術方法進一步發(fā)展（70年代起）編譯程序的發(fā)展分為以下四個階段:28§1.3編譯程序簡史一、匯編語言階段（50年代初）

最初的手編程序即用機器指令編程序十分麻煩，為克服以上缺點，在50年代初提出用匯編符號代替機器指令的思想。

29§1.3編譯程序簡史一、匯編語言階段（50年代初）

1.匯編符號出現(xiàn)

必須有對應的匯編程序，可以說匯編程序是編譯的初級階段，匯編符號仍然因難記、符號多等缺點被宏指令代替。30

§1.3編譯程序簡史

一、匯編語言階段（50年代初）

2.宏指令出現(xiàn)把一些完成特定功能的指令定義為宏指令，宏指令可以看成機器指令一樣，在寫程序時直接使用它。31

§1.3編譯程序簡史

一、匯編語言階段（50年代初）3.子程序出現(xiàn)

為了避免大量重復工作，后來采用了子程序庫方法。即把一些經(jīng)常使用完成某些特定功能的公用程序獨立出來編成一段程序（稱為子程序）將所有子程序集中在一起稱為子程序庫。在匯編語言階段盡管采取了以上一些措施，但編程工作仍是一件十分繁瑣乏味且容易出錯的事情，這又促使了高級程序設計語言的出現(xiàn)。32

第一章概述§1.3編譯程序簡史

一、匯編語言階段（50年代初）二、高級程序語言出現(xiàn)（1956年）－編譯程序開始三、編譯程序理論開始確定（1960年）

四、編譯程序技術方法進一步發(fā)展（70年代起）

33

第一章概述§1.3編譯程序簡史

一、匯編語言階段（50年代初）二、高級程序語言出現(xiàn)（1956年）－編譯程序開始三、編譯程序理論開始確定（1960年）

四、編譯程序技術方法進一步發(fā)展（70年代起）

34§1.3編譯程序簡史二、高級程序語言出現(xiàn)（1956年）——編譯程序開始

從1954年美國開始研制高級程序設計語言，直到1956年首先在IBM704機上實現(xiàn)了FORTRAN編譯程序。這個早期的編譯程序共花了18個人年，由此可見，編譯程序是一個大型軟件。

35

第一章概述§1.3編譯程序簡史

一、匯編語言階段（50年代初）二、高級程序語言出現(xiàn)（1956年）－編譯程序開始三、編譯程序理論開始確定（1960年）

四、編譯程序技術方法進一步發(fā)展（70年代起）

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第一章概述§1.3編譯程序簡史

一、匯編語言階段（50年代初）二、高級程序語言出現(xiàn)（1956年）－編譯程序開始

三、編譯程序理論開始確定（1960年）

四、編譯程序技術方法進一步發(fā)展（70年代起）

37§1.3編譯程序簡史三、編譯程序理論開始確定（1960年）

FORTRAN編譯程序產(chǎn)生時，編譯技術方法還缺乏理論基礎，1960年ALGOL60提出，并用巴科斯范式BNF對語言語法進行嚴格定義，因而提出了高級程序設計語言編譯程序技術方法，包括：簡單優(yōu)先法、算符優(yōu)先法、LL分析和LR分析法。38

第一章概述§1.3編譯程序簡史

一、匯編語言階段（50年代初）二、高級程序語言出現(xiàn)（1956年）－編譯程序開始三、編譯程序理論開始確定（1960年）

四、編譯程序技術方法進一步發(fā)展（70年代起）

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第一章概述§1.3編譯程序簡史

一、匯編語言階段（50年代初）二、高級程序語言出現(xiàn)（1956年）－編譯程序開始三、編譯程序理論開始確定（1960年）

四、編譯程序技術方法進一步發(fā)展（70年代起）

40§1.3編譯程序簡史四、編譯程序技術方法進一步發(fā)展（70年代起）

隨著程序語言進一步發(fā)展，尤其結構化程序語言（如:PASCAL）的出現(xiàn)，人們開始用高級語言書寫編譯程序，開始研究編譯自動化問題，詞法分析自動構造，LR自動分析器構造等，還著手研究直接執(zhí)行高級語言計算機。我們相信隨著計算機科學進一步發(fā)展，將會使編譯方法有更新的發(fā)展。41第一章概述§1.1程序設計語言一、語言的概念和分類二、程序設計語言簡述§1.2翻譯程序

一、匯編程序二、解釋程序三、編譯程序

§1.3編譯程序簡史

一、匯編語言階段（50年代初）二、高級程序語言出現(xiàn)（1956年）——編譯程序開始三、編譯程序理論開始確定（1960年）四、編譯程序技術方法進一步發(fā)展（70年代起）§1.4編譯過程簡述一、編譯步驟二、編譯過程簡述三、趟程（遍）§1.5編譯程序的生成一、編寫編譯程序的一般方法二、編譯程序開發(fā)技術三、編譯程序的自動生成42第一章概述§1.1程序設計語言一、語言的概念和分類二、程序設計語言簡述§1.2翻譯程序

一、匯編程序二、解釋程序三、編譯程序

§1.3編譯程序簡史

一、匯編語言階段（50年代初）二、高級程序語言出現(xiàn)（1956年）——編譯程序開始三、編譯程序理論開始確定（1960年）四、編譯程序技術方法進一步發(fā)展（70年代起）§1.4編譯過程簡述一、編譯步驟二、編譯過程簡述三、趟程（遍）§1.5編譯程序的生成一、編寫編譯程序的一般方法二、編譯程序開發(fā)技術三、編譯程序的自動生成43

第一章概述§1.4編譯過程簡述一、編譯步驟二、編譯過程簡述1.源程序輸入2.詞法分析3.語法分析4.語義分析5.修飾優(yōu)化6.目標代碼生成三、趟程（遍）

1.定義2.決定趟程的因素44

第一章概述§1.4編譯過程簡述一、編譯步驟二、編譯過程簡述1.源程序輸入2.詞法分析3.語法分析4.語義分析5.修飾優(yōu)化6.目標代碼生成三、趟程（遍）

1.定義2.決定趟程的因素45前面我們介紹了編譯程序的一些基本概念，因為編譯過程是一個極其復雜的過程，下面通過一個簡單例子敘述一下該過程。類似于外文資料的翻譯過程：讀一個個字母（字符）構成獨立單詞分析語法關系初步譯成中文加工修改寫出譯文編譯過程基本包括以下幾個步驟：1.詞法分析2.語法分析3.語義分析4.中間代碼生成5.修飾優(yōu)化6.生成目標程序

§1.4編譯過程簡述

一、編譯步驟46翻譯外文資料閱讀原文識別單詞分析句子修辭加工寫出譯文編譯過程輸入源程序（讀符號）詞法分析語法語義分析修飾優(yōu)化目標代碼生成它們之間的對應關系如下：47

第一章概述§1.4編譯過程簡述一、編譯步驟二、編譯過程簡述1.源程序輸入2.詞法分析3.語法分析4.語義分析5.修飾優(yōu)化6.目標代碼生成三、趟程（遍）

1.定義2.決定趟程的因素

48

第一章概述§1.4編譯過程簡述一、編譯步驟

二、編譯過程簡述1.源程序輸入2.詞法分析3.語法分析4.語義分析5.修飾優(yōu)化6.目標代碼生成三、趟程（遍）

1.定義2.決定趟程的因素

49§1.4編譯過程簡述二、編譯過程簡述下面通過一個簡單PASCAL源程序?qū)嵗?，說明編譯基本過程。

例1.1計算圓柱體全面積S=2πR(H+R)其中R為半徑，H為高，用PASCAL可寫出下列源程序：PROGRAMexample;VARr,h,s:real;BEGINs∶=2*3.1416*r*(r+h)END對上例PASCAL源程序編譯過程一般需要經(jīng)過以下幾個步驟：

50§1.4編譯過程簡述

二、編譯過程簡述1.源程序輸入就是將源程序通過鍵盤輸入到計算機中成為一個字符串，如例子變?yōu)椋?/p>

PROGRAMexample;VAR,H,S:real;BEGINS:=3.1416*R*(H+R)END.51§1.4編譯過程簡述

二、編譯過程簡述

2.詞法分析

（1）功能

1)掃描源程序進行讀符號，刪除無用字符（如空格、注釋等）2)將一個個有獨立意義的單詞識別出來，并且轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一長度的內(nèi)部編碼。3)建立有關表格（如名字特征表、常數(shù)表），進行詞法檢查以供語法和語義分析用。52§1.4編譯過程簡述

二、編譯過程簡述

2.詞法分析（2）分析過程

1）識別單詞：將有獨立意義的單詞分辨出來。源程序中有些符號具有獨立意義，如:+、-、*，有些單個符號又沒有獨立意義，如:b,g,a……,只有這些符號組成一個單詞才有意義，如：Begin,end,real等等，分別表示開始，結束和變量類型說明。又如：R，H，S經(jīng)類型說明real修飾后也是有意義的，上述程序經(jīng)過讀符號，識別單詞后一共有下面27個獨立意義單詞：PROGRAM

example

;

VAR

R

,

H

,

S

:

real

;BEGIN

S

:=

2

*

3.1416

*

R

*

(

H

+

R

)

END532）將單詞轉(zhuǎn)換成內(nèi)部編碼識別出單詞后，各單詞在機器內(nèi)部表示仍然是一個個字符、數(shù)字，如：begin是由5個字母組成，而R是由一個字母組成，它們長度不一，為了便于以后語法分析，必須轉(zhuǎn)換成一種長度統(tǒng)一的內(nèi)部編碼。①.要求：

a.長度統(tǒng)一：即在機器里有相等的二進制位數(shù)

b.反映單詞屬性：即通過內(nèi)部編碼可以知道該單詞的性質(zhì)或類型。例子中：program,begin,var,real,end是保留字

+，*是運算符

（

，

）是分隔符

H，R，S是標識符c.便于編譯程序進行內(nèi)部加工處理54②.程序內(nèi)部編碼：由類型和單詞值兩部分組成。格式如下：類別單詞的值

a.單詞類型用整數(shù)表示，通?？蓪卧~分為以下5個類型1：保留字如PROGRAMBEGINVARREALEND2：專用符號如+、*、：=、；、，、（、）等3：標識符如R、H、S

4：無符號整數(shù)如25：無符號實數(shù)如3.141655b.保留字及專用符號的單詞值可以用一個三位八進制數(shù)表示，如本例中為保留字和專用字符指定了如下的單詞值：PROGRAM000，007BEGIN001（010END002）011REAL003；012VAR004：=013*005：014+006.01556根據(jù)內(nèi)部編碼的格式，例子中的PROGRAM，BEGIN和*依次可以表示如下：PROGRAM1000BEGIN1001*2005

標識符和常數(shù)的單詞值為對應的內(nèi)存地址。3）建立各種表以供語法和語義分析，如名字特性表，常數(shù)表等。對應上例名字特性表及常數(shù)表如下：名字特性表000R實型存儲系統(tǒng)002H實型存儲系統(tǒng)004S實型存儲系統(tǒng)每個名字占兩個存儲單元000，002，004表示相對地址57常數(shù)表00020013.1416對于標識符和常數(shù)，可以用其在特征表或常數(shù)表中的相對地址來表示單詞值。如例中：R3000H30023.1416500124000一個常數(shù)占一個存儲單元58所以經(jīng)詞法分析后，其內(nèi)部編碼形式于機器內(nèi)為如下形式10003777201210043000200730022007PROGRAMexample;VARR,H,30042014100320121001300420134000S:real;BEGINS:=220055001200530002005201030022006*3.1416*R*(H+3000201110022015R)END.由上述分析可知，經(jīng)詞法分析，源程序轉(zhuǎn)換成內(nèi)部編碼形式，不同類型的單詞其長度是統(tǒng)一的，這有助于以后的語法分析。59§1.4編譯過程簡述

二、編譯過程簡述3.語法分析(1)功能語法分析階段就是將詞法分析后所有單詞組成句子，根據(jù)不同高級語言不同語法規(guī)則來分析這些句子乃至程序是否正確。例如：上例中賦值語句形如：〈變量〉:=〈表達式〉語法分析檢查賦值語句是否合乎規(guī)則，表達式是否符合語法。若表達式寫為:2*3.1416*r*(h+r，則表達式是錯誤，少一個右括號“)”。60

(2)語法分析方法

采用語法分析方法，如遞歸子程序法、算符優(yōu)先發(fā)、狀態(tài)矩陣法、LR分析法等逐一查看源程序語法結構，若發(fā)現(xiàn)不合語法規(guī)則的就輸出出錯信息，否則作為正確程序提供給語義分析使用。整個源程序經(jīng)過語法分析后，若完全正確，則開頭及說明部分可以去掉，所以最后形式為：整個源程序經(jīng)過語法分析后，若完全正確，則開頭及說明部分可以去掉，所以最后形式為：BEGINS=2*3.1416*R*(R+H)END10013004201340002005500120053000200520103000200630022011100261為方便問題的說明，在這里用M1、M2、M3表示R、H和S；用C1、C2表示2和3.1416最后的源程序：BEGINS∶=2*3.1416*R*(R+H)END就表示成：

BEGINM3∶=C1*C2*M1*(M2+M1)END62§1.4編譯過程簡述

二、編譯過程簡述

4.語義分析語義：就是源程序中各種語句的含義。如：A：=5*C是賦值語句表示將賦值號右邊表達式送給左部變量。

（1）功能根據(jù)語義分析語句的含義，并將源程序表示成一種內(nèi)部形式（中間語言）或直接生成目標程序。

內(nèi)部形式即中間代碼類型多樣，如三元式、四元式、波蘭和逆波蘭等等，具體內(nèi)容放在后面章節(jié)里專門介紹。63

（2）分析過程例如上面的源程序：BEGINS∶=2*3.1416*R*(R+H)ENDBEGINM3∶=C1*C2*M1*(M2+M1)END

經(jīng)語義分析：1）是一個賦值語句，將右部表達式計算結果送給左邊變量。2）在計算表達式值時先計算C1*C2，然后再乘以M1，此時要保存中間結果，然后再將M2加上M1，其結果再與上面計算結果相乘。3）將右部表達式計算結果送給M364§1.4編譯過程簡述

二、編譯過程簡述

5.修飾優(yōu)化目的：使得生成的目標程序占有內(nèi)存少，運行速度快。例：循環(huán)語句FORi:=1tonDOc[i]=a*bi每取一個值，表達式a*b就要計算一次，當n值較大時，重復的次數(shù)就多了，若將其改寫為：t:=a*bFORi:=1tonDOc[i]=t則只要進行一次a*b的計算，大大縮短了運行時間，提高了運行速度。

65目標程序如下：

BEGINM3∶=C1*C2*M1*(M2+M1)END

不優(yōu)化取C1(2)*C2(3.1416)*M1(R)送T1(2*3.1416*R)取M2(H)+M1(R)*T1(2*3.1416*R*(R+H)送M3(S)優(yōu)化后先做C3=C1*C2取M2+M1*C3*M1送M3(S)8條5條66§1.4編譯過程簡述

二、編譯過程簡述

6.目標代碼生成目標代碼生成就是將中間語言代碼轉(zhuǎn)換成機器語言程序或匯編語言程序，最后完成翻譯。67整個編譯過程如下圖所示源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代碼優(yōu)化程序目標代碼生成目標程序信息表管理程序錯誤檢查和處理程序大多情況下，將語義分析包含在語法分析過程中，這樣就將編譯過程分成5個階段，事實上，這并非固定不變的，有時中間代碼、優(yōu)化可以省掉，有時還要進行錯誤檢查和處理以及各種信息表格的管理。68

第一章概述§1.4編譯過程簡述一、編譯步驟二、編譯過程簡述1.源程序輸入2.詞法分析3.語法分析4.語義分析5.修飾優(yōu)化6.目標代碼生成三、趟程（遍）

1.定義

2.決定趟程的因素

69

第一章概述§1.4編譯過程簡述一、編譯步驟二、編譯過程簡述1.源程序輸入2.詞法分析3.語法分析4.語義分析5.修飾優(yōu)化6.目標代碼生成三、趟程（遍）

1.定義

2.決定趟程的因素

70§1.4編譯過程簡述三、趟程（遍）

在確定編譯程序具體實現(xiàn)時，常常將編譯程序按其掃描遍數(shù)分為一遍掃描或多遍掃描。

71§1.4編譯過程簡述三、趟程（遍）

1.定義從頭到尾掃描一遍源程序或等價源程序，并做有關加工處理，稱趟程。每經(jīng)過一趟源程序都要進行等價變換并更接近目標程序。如果通過對源程序一遍掃描直接生成目標代碼程序，則說編譯程序是單遍的。把源程序分為幾遍來編譯，每遍只完成編譯程序中的一部分或幾個部分工作，稱為多遍的。比如第一遍進行詞法、語法分析，檢查語法錯誤；第二遍生成中間語言進行存儲分配；第三遍生成可運行的目標程序。

72源程序編譯程序目標程序

一遍掃描編譯程序源程序第一遍掃描程序中間語言1····

中間語言n-1第n趟掃描程序目標程序

多遍掃描編譯程序優(yōu)點：加工充分；出錯處理細致；目標程序質(zhì)量高缺點：編譯時間長，開銷大多遍掃描的優(yōu)點彌補了單遍的缺點，單遍卻避免了多遍的缺點73§1.4編譯過程簡述三、趟程（遍）2.決定趟程的因素（1）計算機存貯容量大??；（2）編譯程序功能強弱；（3）源語言繁簡；（4）目標程序優(yōu)化程度；（5）設計和實現(xiàn)編譯程序時使用工具的先進程度(6）參加人員多少和素質(zhì)等等。74第一章概述§1.1程序設計語言一、語言的概念和分類二、程序設計語言簡述§1.2翻譯程序

一、匯編程序二、解釋程序三、編譯程序

§1.3編譯程序簡史

一、匯編語言階段（50年代初）二、高級程序語言出現(xiàn)（1956年）——編譯程序開始三、編譯程序理論開始確定（1960年）四、編譯程序技術方法進一步發(fā)展（70年代起）§1.4編譯過程簡述一、編譯步驟二、編譯過程簡述三、趟程（遍）§1.5編譯程序的生成一、編寫編譯程序的一般方法二、編譯程序開發(fā)技術三、編譯程序的自動生成75

第一章概述§1.5編譯程序的生成一、編寫編譯程序的一般方法1.直接用機器語言編寫編譯程序2.用匯編語言編寫編譯程序3.用系統(tǒng)程序設計語言編寫二、編譯程序開發(fā)技術1.自編譯2.交叉編譯3.自展技術4.移植三、編譯程序的自動生成

761.5編譯程序的生成編譯程序是一個非常復雜的軟件系統(tǒng)，雖然編譯理論和編譯技術不斷發(fā)展，已使編譯程序的生產(chǎn)周期不斷縮短，但目前研制一個編譯程序仍需要相當長時間，而且工作相當艱巨。因此，如何高效地生成一個高質(zhì)量的編譯程序一直是人們追求的目標。77

第一章概述§1.5編譯程序的生成一、編寫編譯程序的一般方法1.直接用機器語言編寫編譯程序2.用匯編語言編寫編譯程序3.用系統(tǒng)程序設計語言編寫二、編譯程序開發(fā)技術1.自編譯2.交叉編譯3.自展技術4.移植三編譯程序的自動生成

78

第一章概述§1.5編譯程序的生成

一、編寫編譯程序的一般方法1.直接用機器語言編寫編譯程序2.用匯編語言編寫編譯程序3.用系統(tǒng)程序設計語言編寫二、編譯程序開發(fā)技術1.自編譯2.交叉編譯3.自展技術4.移植三、編譯程序的自動生成

79§1.5編譯程序的生成一、編寫編譯程序的一般方法1.直接用機器語言編寫編譯程序機器語言是早期編寫編譯程序的唯一工具,但由于機器語言難讀難寫,現(xiàn)在幾乎沒有人再用它。80§1.5編譯程序的生成

一、編寫編譯程序的一般方法2.用匯編語言編寫編譯程序由于匯編語言太依賴于硬件環(huán)境,且程序過于冗長,現(xiàn)在也不常用,不過由于它通過匯編程序產(chǎn)生的目標代碼效率比較高,所以在編譯程序核心部分常用它編寫。81§1.5編譯程序的生成

一、編寫編譯程序的一般方法3.用系統(tǒng)程序設計語言編寫由于用機器語言和匯編語言編寫編譯程序其主要缺點是效率低,因此越來越多的人傾向于使用高級語言作為工具來編寫編譯程序。80年代開始,幾乎所有的編譯程序都是用高級語言編寫,從而避開了與機器有關許多煩瑣細節(jié),大大減輕編寫編譯程序工作量。并非所有高級語言都適合于編寫編譯程序。82

第一章概述§1.5編譯程序的生成一、編寫編譯程序的一般方法1.直接用機器語言編寫編譯程序

2.用匯編語言編寫編譯程序3.用系統(tǒng)程序設計語言編寫二、編譯程序開發(fā)技術1.自編譯2.交叉編譯3.自展技術4.移植三編譯程序的自動生成

83

第一章概述§1.5編譯程序的生成一、編寫編譯程序的一般方法1.直接用機器語言編寫編譯程序

2.用匯編語言編寫編譯程序3.用系統(tǒng)程序設計語言編寫二、編譯程序開發(fā)技術1.自編譯2.交叉編譯3.自展技術4.移植三編譯程序的自動生成

84§1.5編譯程序的生成

二、編譯程序開發(fā)技術

1.自編譯

（1）自編譯概念1）如果一種高級語言與之相應的編譯程序也能直接用該語言本身寫出來,具有這種性質(zhì)語言稱自編譯語言,即自編譯。能夠編譯自身的編譯程序稱自編譯程序。2）自編譯語言除了書寫自身編譯程序外,一般還可以編寫其它語言編譯程序。3）系統(tǒng)程序設計語言就是這樣語言，通常把能夠編寫編譯程序或其它系統(tǒng)軟件(如操作系統(tǒng))的高級語言稱系設計語言,到目前為止,作為系統(tǒng)程序設計語言有PASCAL,MODULA,C,C++和ADA等。85§1.5編譯程序的生成

二、編譯程序開發(fā)技術

2.交叉編譯

（1）交叉編譯的概念

如果一個A機器上編譯程序能產(chǎn)生B機器的目標代碼,則稱這種程序為交叉編譯程序。86§1.5編譯程序的生成

二、編譯程序開發(fā)技術

3.自展技術

（1）自展技術的定義

自展技術可以由一個功能較小的編譯程序,一級一級擴充而變成一個功能較強的編譯程序。87§1.5編譯程序的生成

二、編譯程序開發(fā)技術

3.移植

（1）移植是編譯程序開發(fā)中一項十分重要技術,移植就是把一臺計算機上的軟件移植到另一臺計算機上去。（2）移植方法：

一種方法是綜合幾種型號計算機抽象出一個通用的匯編語言,而每種型號-計算機上只要配有一個簡單匯編程序,用它來把通用匯編語言書寫的程序翻譯成機器語言程序。（3）另一種方法就是利用交叉編譯方法可以把一臺計算機上自編譯語言的編譯程序移植到另一臺計算機上。

88

第一章概述§1.5編譯程序的生成一、編寫編譯程序的一般方法1.直接用機器語言編寫編譯程序

2.用匯編語言編寫編譯程序3.用系統(tǒng)程序設計語言編寫

二、編譯程序開發(fā)技術1.自編譯2.交叉編譯3.自展技術

4.移植三、編譯程序的自動生成

89

第一章概述§1.5編譯程序的生成一、編寫編譯程序的一般方法1.直接用機器語言編寫編譯程序

2.用匯編語言編寫編譯程序3.用系統(tǒng)程序設計語言編寫

二、編譯程序開發(fā)技術1.自編譯2.交叉編譯3.自展技術

4.移植三、編譯程序的自動生成

90把源語言的定義以及機器語言的描述輸入到這種軟件中去,自動生成該語言編譯程序,這就是編譯程序的自動生成,也稱編譯程序生成器或編譯程序的編譯程序,稱CC(Compiler-Compiler)。編譯程序

的

編譯程序編譯程序目標程序語言的語法定義語義描述或機器定義源程序數(shù)據(jù)結果§1.5編譯程序的生成

三、編譯程序的自動生成

91MagneticResonanceImaging磁共振成像發(fā)生事件作者或公司磁共振發(fā)展史1946發(fā)現(xiàn)磁共振現(xiàn)象BlochPurcell1971發(fā)現(xiàn)腫瘤的T1、T2時間長Damadian1973做出兩個充水試管MR圖像Lauterbur1974活鼠的MR圖像Lauterbur等1976人體胸部的MR圖像Damadian1977初期的全身MR圖像

Mallard1980磁共振裝置商品化1989

0.15T永磁商用磁共振設備中國安科

2003諾貝爾獎金LauterburMansfierd時間MR成像基本原理實現(xiàn)人體磁共振成像的條件:人體內(nèi)氫原子核是人體內(nèi)最多的物質(zhì)。最易受外加磁場的影響而發(fā)生磁共振現(xiàn)象(沒有核輻射)有一個穩(wěn)定的靜磁場（磁體）梯度場和射頻場：前者用于空間編碼和選層，后者施加特定頻率的射頻脈沖，使之形成磁共振現(xiàn)象信號接收裝置：各種線圈計算機系統(tǒng)：完成信號采集、傳輸、圖像重建、后處理等

人體內(nèi)的H核子可看作是自旋狀態(tài)下的小星球。自然狀態(tài)下，H核進動雜亂無章，磁性相互抵消zMyx進入靜磁場后，H核磁矩發(fā)生規(guī)律性排列（正負方向），正負方向的磁矢量相互抵消后，少數(shù)正向排列（低能態(tài)）的H核合成總磁化矢量M，即為MR信號基礎ZZYYXB0XMZMXYA:施加90度RF脈沖前的磁化矢量MzB:施加90度RF脈沖后的磁化矢量Mxy.并以Larmor頻率橫向施進C:90度脈沖對磁化矢量的作用。即M以螺旋運動的形式傾倒到橫向平面ABC在這一過程中，產(chǎn)生能量

三、弛豫（Relaxation）回復“自由”的過程

1.

縱向弛豫（T1弛豫）：

M0（MZ）的恢復，“量變”高能態(tài)1H→低能態(tài)1H自旋—晶格弛豫、熱弛豫

吸收RF光子能量（共振）低能態(tài)1H高能態(tài)1H

放出能量（光子，MRS）T1弛豫時間：

MZ恢復到M0的2/3所需的時間

T1愈小、M0恢復愈快T2弛豫時間：MXY喪失2/3所需的時間；T2愈大、同相位時間長MXY持續(xù)時間愈長MXY與ST1加權成像、T2加權成像

所謂的加權就是“突出”的意思

T1加權成像（T1WI）----突出組織T1弛豫（縱向弛豫）差別

T2加權成像（T2WI）----突出組織T2弛豫（橫向弛豫）差別。

磁共振診斷基于此兩種標準圖像磁共振常規(guī)h檢查必掃這兩種標準圖像.T1的長度在數(shù)百至數(shù)千毫秒（ms）范圍T2值的長度在數(shù)十至數(shù)千毫秒（ms）范圍

在同一個馳豫過程中,T2比T1短得多

如何觀看MR圖像：首先我們要分清圖像上的各種標示。分清掃描序列、掃描部位、掃描層面。正?；虍惓５乃诓课?--即在同一層面觀察、分析T1、T2加權像上信號改變。絕大部分病變T1WI是低信號、T2WI是高信號改變。只要熟悉掃描部位正常組織結構的信號表現(xiàn)，通常病變與正常組織不會混淆。一般的規(guī)律是T1WI看解剖,T2WI看病變。磁共振成像技術－－圖像空間分辨力，對比分辨力一、如何確定MRI的來源（一）層面的選擇1.MXY產(chǎn)生（1H共振）條件

RF=ω=γB02.梯度磁場Z（GZ）

GZ→B0→ω

不同頻率的RF

特定層面1H激勵、共振

3.層厚的影響因素

RF的帶寬↓

GZ的強度↑層厚↓〈二〉體素信號的確定1、頻率編碼2、相位編碼

M0↑--GZ、RF→相應層面MXY----------GY→沿Y方向1H有不同ω

各1H同相位MXY旋進速度不同同頻率一定時間后→→GX→沿X方向1H有不同ω沿Y方向不同1H的MXYMXY旋進頻率不同位置不同（相位不同）〈三〉空間定位及傅立葉轉(zhuǎn)換

GZ----某一層面產(chǎn)生MXYGX----MXY旋進頻率不同

GY----MXY旋進相位不同（不影響MXY大?。?/p>

↓某一層面不同的體素，有不同頻率、相位

MRS（FID）第三節(jié)、磁共振檢查技術檢查技術產(chǎn)生圖像的序列名產(chǎn)生圖像的脈沖序列技術名TRA、COR、SAGT1WT2WSETR、TE…….梯度回波FFE快速自旋回波FSE壓脂壓水MRA短TR短TE－－T1W長TR長TE－－T2W增強MR最常用的技術是：多層、多回波的SE（spinecho，自旋回波）技術磁共振掃描時間參數(shù)：TR、TE磁共振掃描還有許多其他參數(shù)：層厚、層距、層數(shù)、矩陣等序列常規(guī)序列自旋回波（SE）,快速自旋回波（FSE）梯度回波（FE）反轉(zhuǎn)恢復（IR），脂肪抑制（STIR）、水抑制（FLAIR）高級序列水成像（MRCP,MRU,MRM）血管造影（MRA,TOF2D/3D）三維成像（SPGR）彌散成像（DWI）關節(jié)運動分析是一種成像技術而非掃描序列自旋回波（SE）必掃序列圖像清晰顯示解剖結構目前只用于T1加權像快速自旋回波（FSE）必掃序列成像速度快多用于T2加權像梯度回波（GE）成像速度快對出血敏感T2加權像水抑制反轉(zhuǎn)恢復（IR）水抑制（FLAIR）抑制自由水梗塞灶顯示清晰判斷病灶成份脂肪抑制反轉(zhuǎn)恢復（IR）脂肪抑制（STIR）抑制脂肪信號判斷病灶成分其它組織顯示更清晰血管造影（MRA）無需造影劑TOF法PC法MIP投影動靜脈分開顯示水成像（MRCP，MRU，MRM）含水管道系統(tǒng)成像膽道MRCP泌尿路MRU椎管MRM主要用于診斷梗阻擴張超高空間分辨率掃描任意方位重建窄間距重建技術大大提高對小器官、小病灶的診斷能力三維梯度回波（SPGR） 早期診斷腦梗塞

彌散成像MRI的設備一、信號的產(chǎn)生、探測接受1.磁體（Magnet）:靜磁場B0（Tesla,T）→組織凈磁矩M0

永磁型（permanentmagnet）常導型（resistivemagnet）超導型（superconductingmagnet）磁體屏蔽（magnetshielding）2.梯度線圈（gradientcoil）:

形成X、Y、Z軸的磁場梯度功率、切換率3.射頻系統(tǒng)（radio-frequencesystem，RF）

MR信號接收二、信號的處理和圖象顯示數(shù)模轉(zhuǎn)換、計算機，等等；MRI技術的優(yōu)勢1、軟組織分辨力強（判斷組織特性）2、多方位成像3、流空效應（顯示血管）4、無骨骼偽影5、無電離輻射，無碘過敏6、不斷有新的成像技術MRI技術的禁忌證和限度1.禁忌證

體內(nèi)彈片、金屬異物各種金屬置入：固定假牙、起搏器、血管夾、人造關節(jié)、支架等危重病人的生命監(jiān)護系統(tǒng)、維持系統(tǒng)不能合作病人，早期妊娠，高熱及散熱障礙2.其他鈣化顯示相對較差空間分辨較差（體部，較同等CT）費用昂貴多數(shù)MR機檢查時間較長1.病人必須去除一切金屬物品，最好更衣，以免金屬物被吸入磁體而影響磁場均勻度，甚或傷及病人。2.掃描過程中病人身體（皮膚）不要直接觸碰磁體內(nèi)壁及各種導線，防止病人灼傷。3.紋身（紋眉）、化妝品、染發(fā)等應事先去掉，因其可能會引起灼傷。4.病人應帶耳塞，以防聽力損傷。掃描注意事項顱腦MRI適應癥顱內(nèi)良惡性占位病變腦血管性疾病梗死、出血、動脈瘤、動靜脈畸形（AVM）等顱腦外傷性疾病腦挫裂傷、外傷性顱內(nèi)血腫等感染性疾病腦膿腫、化膿性腦膜炎、病毒性腦炎、結核等脫髓鞘性或變性類疾病多發(fā)性硬化（MS）等先天性畸形胼胝體發(fā)育不良、小腦扁桃體下疝畸形等脊柱和脊髓MRI適應證1.腫瘤性病變椎管類腫瘤（髓內(nèi)、髓外硬膜內(nèi)、硬膜外），椎骨腫瘤（轉(zhuǎn)移性、原發(fā)性）2.炎癥性疾病脊椎結核、骨髓炎、椎間盤感染、硬膜外膿腫、蛛網(wǎng)膜炎、脊髓炎等3.外傷骨折、脫位、椎間盤突出、椎管內(nèi)血腫、脊髓損傷等4.脊柱退行性變和椎管狹窄癥椎間盤變性、膨隆、突出、游離，各種原因椎管狹窄，術后改變，5.脊髓血管畸形和血管瘤6.脊髓脫髓鞘疾病（如MS），脊髓萎縮7.先天性畸形胸部MRI適應證呼吸系統(tǒng)對縱隔及肺門區(qū)病變顯示良好，對肺部結構顯示不如CT。胸廓入口病變及其上下比鄰關系縱隔腫瘤和囊腫及其與大血管的關系其他較CT無明顯優(yōu)越性心臟及大血管大血管病變各類動脈瘤、腔靜脈血栓等心臟及心包腫瘤，心包其他病變其他（如先心、各種心肌病等）較超聲心動圖無優(yōu)勢，應用不廣腹部MRI適應證主要用于部分實質(zhì)性器官的腫瘤性病變肝腫瘤性病變，提供鑒別信息胰腺腫瘤，有利小胰癌、胰島細胞癌顯示宮頸、宮體良惡性腫瘤及分期等，先天畸形腫瘤的定位（臟器上下緣附近）、分期膽道、尿路梗阻和腫瘤，MRCP，MRU直腸腫瘤骨與關節(jié)MRI適應證X線及CT的后續(xù)檢查手段－－鈣質(zhì)顯示差和空間分辨力部分情況可作首選：1.累及骨髓改變的骨?。ㄔ缙诠侨毖詨乃?，早期骨髓炎、骨髓腫瘤或侵犯骨髓的腫瘤）2.結構復雜關節(jié)的損傷（膝、髖關節(jié)）3.形狀復雜部位的檢查（脊柱、骨盆等）軟件登錄界面軟件掃描界面圖像瀏覽界面膠片打印界面報告界面報告界面2合理應用抗菌藥物預防手術部位感染概述外科手術部位感染的2/3發(fā)生在切口醫(yī)療費用的增加病人滿意度下降導致感染、止血和疼痛一直是外科的三大挑戰(zhàn)，止血和疼痛目前已較好解決感染仍是外科醫(yī)生面臨的重大問題，處理不當，將產(chǎn)生嚴重后果外科手術部位感染占院內(nèi)感染的14%～16%，僅次于呼吸道感染和泌尿道感染，居院內(nèi)感染第3位嚴重手術部位的感染——病人的災難，醫(yī)生的夢魘

預防手術部位感染（surgicalsiteinfection,SSI)

手術部位感染的40%–60%可以預防圍手術期使用抗菌藥物的目的外科醫(yī)生的困惑★圍手術期應用抗生素是預防什么感染？★哪些情況需要抗生素預防？★怎樣選擇抗生素？★什么時候開始用藥？★抗生素要用多長時間？定義：指發(fā)生在切口或手術深部器官或腔隙的感染分類：切口淺部感染切口深部感染器官／腔隙感染一、SSI定義和分類二、SSI診斷標準——切口淺部感染

指術后30天內(nèi)發(fā)生、僅累及皮膚及皮下組織的感染，并至少具備下述情況之一者：

1．切口淺層有膿性分泌物

2．切口淺層分泌物培養(yǎng)出細菌

3．具有下列癥狀體征之一：紅熱，腫脹，疼痛或壓痛，因而醫(yī)師將切口開放者（如培養(yǎng)陰性則不算感染）

4．由外科醫(yī)師診斷為切口淺部SSI

注意：縫線膿點及戳孔周圍感染不列為手術部位感染二、SSI診斷標準——切口深部感染

指術后30天內(nèi)（如有人工植入物則為術后1年內(nèi)）發(fā)生、累及切口深部筋膜及肌層的感染，并至少具備下述情況之一者：

1.切口深部流出膿液

2.切口深部自行裂開或由醫(yī)師主動打開，且具備下列癥狀體征之一：①體溫＞38℃；②局部疼痛或壓痛

3.臨床或經(jīng)手術或病理組織學或影像學診斷，發(fā)現(xiàn)切口深部有膿腫

4.外科醫(yī)師診斷為切口深部感染

注意：感染同時累及切口淺部及深部者，應列為深部感染

二、SSI診斷標準—器官／腔隙感染

指術后30天內(nèi)（如有人工植入物★則術后1年內(nèi)）、發(fā)生在手術曾涉及部位的器官或腔隙的感染，通過手術打開或其他手術處理，并至少具備以下情況之一者：

1.放置于器官/腔隙的引流管有膿性引流物

2.器官/腔隙的液體或組織培養(yǎng)有致病菌

3.經(jīng)手術或病理組織學或影像學診斷器官/腔隙有膿腫

4.外科醫(yī)師診斷為器官/腔隙感染

★人工植入物：指人工心臟瓣膜、人工血管、人工關節(jié)等二、SSI診斷標準—器官／腔隙感染

不同種類手術部位的器官/腔隙感染有：

腹部：腹腔內(nèi)感染（腹膜炎，腹腔膿腫）生殖道：子宮內(nèi)膜炎、盆腔炎、盆腔膿腫血管：靜脈或動脈感染三、SSI的發(fā)生率美國1986年～1996年593344例手術中，發(fā)生SSI15523次，占2.62%英國1997年～2001年152所醫(yī)院報告在74734例手術中，發(fā)生SSI