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编译原理第一章课件计算机编译原理
编译原理第一章课件计算机 编译原理
• 编译原理概述 • 语言基础知识 • 编译技术与方法 • 编译器构造实践 • 编译器的优化与改进 • 计算机编译原理的应用领域
01
编译原理概述
编译器的定义与作用
编译器定义
编译器是一种将高级语言程序翻译成机器语言程序的软件工 具。
编译器作用
将人类可读的源代码转换为计算机可执行的机器代码，实现 程序的运行。
语义分析技术
01
语义规则定义
定义程序语言的语义规则，包括类型检查、控制流分析、 数据流分析等。
02 03
语义分析算法
根据定义的语义规则，采用相应的语义分析算法对语法分 析得到的语法树进行语义分析，如类型检查算法、控制流 分析算法等。
语义错误处理
在语义分析过程中，对于不符合语义规则的输入，需要进 行错误处理，如报告语义错误信息或进行错误恢复。同时 ，还需要考虑如何处理程序中的异常情况，如异常捕获、 异常处理等。
执行效率。
THANKS
感谢观看
03
编译技术与方法
词法分析技术
词汇识别
将输入的字符流按照某种规则划 分成一个个的单词或符号，即词 法单元。
词法单元分类
将识别出的词法单元按照其性质 和作用进行分类，如关键字、标 识符、运算符、分隔符等。
错误处理
在词法分析过程中，对于不符合 词法规则的输入，需要进行错误 处理，如报告错误信息或进行错 误恢复。
死代码删除
识别和删除永远不会被执行的代码段，以减 小程序体积和提高执行效率。
编译器性能评估
编译速度
衡量编译器将源代码转换为目标代码所需的时间。
代码质量
评估编译器生成的目标代码在运行时所占用的内存和执行效率。
• 编译原理概述 • 语言基础知识 • 编译技术与方法 • 编译器构造实践 • 编译器的优化与改进 • 计算机编译原理的应用领域
01
编译原理概述
编译器的定义与作用
编译器定义
编译器是一种将高级语言程序翻译成机器语言程序的软件工 具。
编译器作用
将人类可读的源代码转换为计算机可执行的机器代码，实现 程序的运行。
语义分析技术
01
语义规则定义
定义程序语言的语义规则，包括类型检查、控制流分析、 数据流分析等。
02 03
语义分析算法
根据定义的语义规则，采用相应的语义分析算法对语法分 析得到的语法树进行语义分析，如类型检查算法、控制流 分析算法等。
语义错误处理
在语义分析过程中，对于不符合语义规则的输入，需要进 行错误处理，如报告语义错误信息或进行错误恢复。同时 ，还需要考虑如何处理程序中的异常情况，如异常捕获、 异常处理等。
执行效率。
THANKS
感谢观看
03
编译技术与方法
词法分析技术
词汇识别
将输入的字符流按照某种规则划 分成一个个的单词或符号，即词 法单元。
词法单元分类
将识别出的词法单元按照其性质 和作用进行分类，如关键字、标 识符、运算符、分隔符等。
错误处理
在词法分析过程中，对于不符合 词法规则的输入，需要进行错误 处理，如报告错误信息或进行错 误恢复。
死代码删除
识别和删除永远不会被执行的代码段，以减 小程序体积和提高执行效率。
编译器性能评估
编译速度
衡量编译器将源代码转换为目标代码所需的时间。
代码质量
评估编译器生成的目标代码在运行时所占用的内存和执行效率。
《编译原理》课件
代码生成
编译器可以将高级语言编写的源代码转换成机器语言或低级语言，以便在特定的硬件平台上运行。编 译器还可以生成可执行文件或动态链接库等二进制文件。
编译器在人工智能领域的应用
机器学习编译器
机器学习编译器可以将机器学习模型转换成可执行代码，以便在嵌入式设备或边缘计算 设备上运行。这种编译器可以优化模型的计算性能和内存占用，提高模型的运行效率。
3
缺点
对于某些复杂文法，可能导致大量的无用推导和 状态爆炸。
自底向上的语法分析
分析步骤
从输入符号序列的最后一个符号开始，逐步向上构建语法树，直 到找到与文法中的某个产生式右部匹配的符号串。
优点
可以充分利用已知信息，避免不必要的推导和状态爆炸。
缺点
对于某些复杂文法，可能导致大量的无用归约和状态爆炸。
04
中间代码生成
中间代码生成的定义和任务
定义
中间代码生成是编译器的一个阶段，将源代码转换成中间代码的过程。
任务
将源代码转换成一种中间表示形式，以便进行后续的优化和目标代码生成。
三地址代码的生成
01
三地址代码是一种中间代码形 式，由一系列的三元式组成。
02
三元式的形式为(op, arg1, arg2)，表示执行一个操作(op) 并产生一个结果，操作数arg1 和arg2来自寄存器、常数或之 前的计算结果。
语义分析
检查AST是否有语义错误，如类型错 误、未定义的变量等。
中间代码生成
将AST转换为中间代码，通常是三地 址代码。
代码优化
对中间代码进行优化，提高执行效 率。
代码生成
将中间代码转换为机器语言代码， 能够在特定硬件上执行。
编译器的分类
编译器可以将高级语言编写的源代码转换成机器语言或低级语言，以便在特定的硬件平台上运行。编 译器还可以生成可执行文件或动态链接库等二进制文件。
编译器在人工智能领域的应用
机器学习编译器
机器学习编译器可以将机器学习模型转换成可执行代码，以便在嵌入式设备或边缘计算 设备上运行。这种编译器可以优化模型的计算性能和内存占用，提高模型的运行效率。
3
缺点
对于某些复杂文法，可能导致大量的无用推导和 状态爆炸。
自底向上的语法分析
分析步骤
从输入符号序列的最后一个符号开始，逐步向上构建语法树，直 到找到与文法中的某个产生式右部匹配的符号串。
优点
可以充分利用已知信息，避免不必要的推导和状态爆炸。
缺点
对于某些复杂文法，可能导致大量的无用归约和状态爆炸。
04
中间代码生成
中间代码生成的定义和任务
定义
中间代码生成是编译器的一个阶段，将源代码转换成中间代码的过程。
任务
将源代码转换成一种中间表示形式，以便进行后续的优化和目标代码生成。
三地址代码的生成
01
三地址代码是一种中间代码形 式，由一系列的三元式组成。
02
三元式的形式为(op, arg1, arg2)，表示执行一个操作(op) 并产生一个结果，操作数arg1 和arg2来自寄存器、常数或之 前的计算结果。
语义分析
检查AST是否有语义错误，如类型错 误、未定义的变量等。
中间代码生成
将AST转换为中间代码，通常是三地 址代码。
代码优化
对中间代码进行优化，提高执行效 率。
代码生成
将中间代码转换为机器语言代码， 能够在特定硬件上执行。
编译器的分类
编译原理第一章PPT课件
掌握编译原理有助于提高程序员对程序性能、代码质量和软件
03
工程实践的理解。
编译原理的应用领域
编译器设计
编译原理的核心应用领域之一 是编译器设计，包括源代码到
目标代码的转换、优化等。
解释器设计
解释器是另一种将源代码转换 为机器码的程序，编译原理同 样适用于解释器的设计。
程序分析
编译原理中的一些技术可以用 于程序分析，例如静态分析、 动态分析和程序切片等。
从高级语言的设计开始，逐步向下设计低级语言和机器语言。
数据结构和算法选择
选择合适的数据结构和算法，提高编译器的性能和可维护性。
代码优化
在生成目标代码之前，对中间代码进行优化，以提高目标代码的性能 和质量。
04 语言与语法
语言的定义与分类
总结词
语言的定义与分类是编译原理的重要基础，它涉及到语言的语法、语义和语用等方面。
语言的语义分析
总结词
语义分析是编译过程中的重要环节，它涉及 到对语言意义的解释和理解。
详细描述
语义分析是对源代码进行静态分析的过程， 目的是理解源代码的意义和功能。在语义分 析阶段，编译器会检查源代码中是否有语法 错误、类型错误、逻辑错误等，并对其进行 相应的处理。同时，语义分析还会进行符号 表管理、类型检查、控制流分析等工作，以
详细描述
中间代码生成是编译过程的第三步，其主要任务是将抽象语法树转化为中间代码。中间代码是一种抽象的、与具 体机器无关的代码形式，通常采用三地址码、四元式等表示方式。中间代码的主要目的是为了方便后续的优化和 目标代码生成。
代码优化
总结词
对中间代码进行优化，提高执行效率。
详细描述
代码优化是编译过程中非常重要的一步，其主要任务是对中间代码进行优化，以提高生成的目标代码 的执行效率。常见的优化技术包括常量折叠、无用代码删除、循环展开等。
编译原理精选版演示课件.ppt
预测分析表
3
表驱动的预测分析程序模型
khk
4
实现步骤：
（1） 判断文法是否为LL(1)文法。 如果文法中含有左递归，必须先消除 左递归
（2）构造预测分析表 ： Select(A ) （3）列出预测分析过程
khk
5
第6章：自底向上分析方法
自底向上分析方法，也称移进归约分析法
实现思想（是推导的逆过程）：
对输入符号串自左向右进行扫描，并将输入符逐个 移入一个后进先出栈中，边移入边分析，一旦栈顶 符号串形成某个句型的可归约串时，就用该产生式 的左部非终结符代替相应右部的文法符号串，称为 归约。重复这一过程，直到归约到栈中只剩下文法 的开始符号时，则分析成功。
关键问题
khk
6
移进—规约分析（Shift-reduce parsing)
＋
A a
可得 b <. a
由A→( B 且B＋ ( B… 可得 (<. (
＋
B aa…
可得 (<. a
＋
B Aa )
可得 (<. A
khk
18
A(B(Aa) …)
(3) 求> .关系:
A(B…B
＋
Aa
由S→bAb，且A…) 可得 ) > . b
A＋…B 可得 B > . b
khk
88
例1：文法
SaAcBe A b A Ab B d
输入串abbcde#分析
khk
9
归约分析过程（移进归约）：
步骤 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1kh1k
符号栈 # #a #ab #aA #aAb #aA #aAc #aAcd #aAcB #aAcBe #S
编译原理课件-概述
the source program’s phrase structure.This process is also called parsing.The source program is parsed to check whether it conforms to the source language’s syntax,and to construct a suitable representation of its phrase structure.
(2) (* ,
id3 t1
(3) (+ ,
id2 t2
(4) (:= ,
t3 -
t1 ) t2 ) t3 ) id1 )
翻譯為中間代碼
j = 2 * i + 1; if (j >= n)
j = 2 * i + 3; return a[j];
Three-address code
t1 = 2 * i t2 = t1 + 1 j = t2 t3 = j < n if t3 goto L0 t4 = 2 * i t5 = t4 + 3 j = t5 L0: t6 = a[j] return t6
語義分析(處理）
:=
Id1
+
position Id2
initial
Id3
rate
* inttoreal 60
語義分析（語言的規定和實現）
int arr[2], c; c = arr * 10;
語義分析
語義分析(semantic analysis)
The parsed program is further analyzed
編譯邏輯過程
(2) (* ,
id3 t1
(3) (+ ,
id2 t2
(4) (:= ,
t3 -
t1 ) t2 ) t3 ) id1 )
翻譯為中間代碼
j = 2 * i + 1; if (j >= n)
j = 2 * i + 3; return a[j];
Three-address code
t1 = 2 * i t2 = t1 + 1 j = t2 t3 = j < n if t3 goto L0 t4 = 2 * i t5 = t4 + 3 j = t5 L0: t6 = a[j] return t6
語義分析(處理）
:=
Id1
+
position Id2
initial
Id3
rate
* inttoreal 60
語義分析（語言的規定和實現）
int arr[2], c; c = arr * 10;
語義分析
語義分析(semantic analysis)
The parsed program is further analyzed
編譯邏輯過程
《编译原理课程教案》第1章编译原理概述精品PPT课件
编译原理实践及应用
----
《编译原理实践及应用》
教材及主要参考资料
• 教材：编译原理实践及应用，黄贤英，清华大
学出版社
• 主要参考资料： • (1) 编译原理，陈火旺，国防工业出版社 • (2)程序设计语言编译方法，肖军模，大连理工
大学出版社
• (3)编译原理，张素琴，吕映芝，清华大学出版社 • (4)编译原理，alfred V.Aho等著，李建中等译，人民
2020/10/9
《编译原理实践及应用》
第10页
第一章
引论
《编译原理实践及应用》
本章要求
• 主要内容：各种翻译程序的概念，编译 过程和阶段划分，编译程序的组成和结 构，编译程序的构造方法
• 重点掌握：编译程序工作的基本过程及 其各阶段的基本任务，编译程序总框。
2020/10/9
《编译原理实践及应用》
• (2) 学习数据结构，建立“算法”的概念，对编程有更深入的 理解。遇到问题的时候，能够寻找相应的数据结构模型，设计 适当的算法来解决问题；
• (3) 学习汇编语言，这门课程是我们真正深入了解计算机内部 工作的第一门课程。通过学习了解汇编语言如何变为机器语言， 如何对应于一条指令；
• (4) 计算机组成原理课程的学习使我们了解到计算机的硬件组 成，以及机器指令程序如何在计算机中运行的过程。
❖ 编译程序（Compiler）——将高级程序设计语言 程序翻译成逻辑上等价的低级语言(汇编语言,机 器语言)程序的翻译程序。
❖ 功能 源程序
编译程序
目标程序
2020/10/9
输入数据 计算机运行
《编译原理实践及应用》
结果
第14页
计算机中的语言层次和转换关系
----
《编译原理实践及应用》
教材及主要参考资料
• 教材：编译原理实践及应用，黄贤英，清华大
学出版社
• 主要参考资料： • (1) 编译原理，陈火旺，国防工业出版社 • (2)程序设计语言编译方法，肖军模，大连理工
大学出版社
• (3)编译原理，张素琴，吕映芝，清华大学出版社 • (4)编译原理，alfred V.Aho等著，李建中等译，人民
2020/10/9
《编译原理实践及应用》
第10页
第一章
引论
《编译原理实践及应用》
本章要求
• 主要内容：各种翻译程序的概念，编译 过程和阶段划分，编译程序的组成和结 构，编译程序的构造方法
• 重点掌握：编译程序工作的基本过程及 其各阶段的基本任务，编译程序总框。
2020/10/9
《编译原理实践及应用》
• (2) 学习数据结构，建立“算法”的概念，对编程有更深入的 理解。遇到问题的时候，能够寻找相应的数据结构模型，设计 适当的算法来解决问题；
• (3) 学习汇编语言，这门课程是我们真正深入了解计算机内部 工作的第一门课程。通过学习了解汇编语言如何变为机器语言， 如何对应于一条指令；
• (4) 计算机组成原理课程的学习使我们了解到计算机的硬件组 成，以及机器指令程序如何在计算机中运行的过程。
❖ 编译程序（Compiler）——将高级程序设计语言 程序翻译成逻辑上等价的低级语言(汇编语言,机 器语言)程序的翻译程序。
❖ 功能 源程序
编译程序
目标程序
2020/10/9
输入数据 计算机运行
《编译原理实践及应用》
结果
第14页
计算机中的语言层次和转换关系
编译原理第一章ppt
如何学习构造编译程序
1、掌握源语言 2、掌握目标语言 3、掌握编译方法 编译程序是极其复杂的系统，学 习时将其分解开来学，但要注意前后 的联系、贯通。 作为编译基本原理和方法的学习， 不涉及具体的目标机和机器指令。
基本术语 1.源程序(Source program)
code) 3.翻译程序(Translator) 4.解释程序(Interpreter) 5.汇编程序(Assembler) 6.编译程序(Compiler) 7.编译系统(Compiler system)
2.目标程序(Object
相关概念
例如“四元式”即为一种中间代码，其形式为： （算符，运算对象1，运算对象2，结果）
赋值语句：Z:=(X+0.48)*Y/W
可以生成如下所示的四元式：
( + ( * ( / ( :=
, , , ,
X , 0.48 , t1) t1 , Y , t2 ) t2 , W , t3 ) t3 , — , Z )
1.3 编译程序的结构
一.编译程序总框
源程序
表 格 与 表 格 管 理
词法分析器(扫描器)
单词符号
语法分析器(分析器)
语法单位
错 误 检 测
语义分析及中间代码生成器
中间代码
优化器
中间代码
目标代码生成器
目标代码
1.词法分析器(扫描器) 2.语法分析器(分析器) 3.语义分析及中间代码生成器 4.优化器 5.目标代码生成器 6. 表格与表格管理 7.错误检测
6. 表格与表格管理：
编译程序在其工作过程中使用最多的数据结构形式就 是表格。各种各样的表格中记录着源程序的各种信息，以 便需要时可以随时查询使用。最重要的表格是符号表，其 主要用途为： 收集记录各类符号的属性信息：当分析到标识符的说明部 分时，在符号表中记录相关属性；当分析到标识符的使用 部分时，在符号表中查证相关属性； 语法分析时合法性检查的依据：同一个标识符可能在程序 的不同地方出现，语法分析需要检查标识符在上下文中的 一致性和合法性，而符号表正是进行这种检查的依据； 作为目标代码生成阶段地址分配的依据：每个变量在目标 代码生成时都需要确定其对应的存储地址，编译程序在完 成了对变量的地址分配后，将其存于符号表中，其后可以 通过符号表获取每个变量对应的存储地址。
《编译原理课件》PPT课件
它是源程序的一种内部表示形式。 设计中间代码的原则：一是容易生成，二是
容易翻译成目标代码。 常用的中间代码有三地址码、四元式、三元
式、间接三元式、逆波兰表示（后缀式）、 树形表示等。
14
中间代码：四元式
例： id1:=id2+id3*10
sum:=first+count*10 翻译为四元式中间代码的形式：
5
1.2 编译程序的工作过程与结构
一个编译程序的整个工作过程是划分成阶段 进行的，每个阶段将源程序从一种表示形式 转换成另一种表示形式。
编译阶段的典型划分方法是划分为5个基本阶 段：词法分析、语法分析、语义分析产生中 间代码、代码优化、代码生成。
掌握编译过程的5个基本阶段，是学习编译原 理课程的基本内容。
29
自编译：T形图表示
PASCAL2
A代码
PASCAL2
A代码
PASCAL1 PASCAL1
A代码 A代码
用PASCAL1语言 编写的功能更
强的PASCAL2语 言编译程序的
Ａ代码
已有的PASCAL1 语言的编译程序
自编译得到
功能更强的
PASCAL2语言 的编译程序
源程序
注意：T形图的组合规则：① ②
Java语言的操作平台无关性的实现就是如此。
26
1.3 编译程序的开发
构造编译程序，可以：
1. 使用机器语言或汇编语言作工具构造 2. 使用高级语言作工具构造 3. 使用机器语言或汇编语言构造编译程序的核心
部分，使用高级语言构造编译程序的扩充部分 4. 使用编译程序自动生成工具构造
使用高级语言作工具构造编译程序可以大大节 省程序设计的时间，并且编译程序易于阅读、 维护和移植。
容易翻译成目标代码。 常用的中间代码有三地址码、四元式、三元
式、间接三元式、逆波兰表示（后缀式）、 树形表示等。
14
中间代码：四元式
例： id1:=id2+id3*10
sum:=first+count*10 翻译为四元式中间代码的形式：
5
1.2 编译程序的工作过程与结构
一个编译程序的整个工作过程是划分成阶段 进行的，每个阶段将源程序从一种表示形式 转换成另一种表示形式。
编译阶段的典型划分方法是划分为5个基本阶 段：词法分析、语法分析、语义分析产生中 间代码、代码优化、代码生成。
掌握编译过程的5个基本阶段，是学习编译原 理课程的基本内容。
29
自编译：T形图表示
PASCAL2
A代码
PASCAL2
A代码
PASCAL1 PASCAL1
A代码 A代码
用PASCAL1语言 编写的功能更
强的PASCAL2语 言编译程序的
Ａ代码
已有的PASCAL1 语言的编译程序
自编译得到
功能更强的
PASCAL2语言 的编译程序
源程序
注意：T形图的组合规则：① ②
Java语言的操作平台无关性的实现就是如此。
26
1.3 编译程序的开发
构造编译程序，可以：
1. 使用机器语言或汇编语言作工具构造 2. 使用高级语言作工具构造 3. 使用机器语言或汇编语言构造编译程序的核心
部分，使用高级语言构造编译程序的扩充部分 4. 使用编译程序自动生成工具构造
使用高级语言作工具构造编译程序可以大大节 省程序设计的时间，并且编译程序易于阅读、 维护和移植。
编译原理学习课件
编译原理
第一章 编译程序概述 第二章 PL/0编译程序的实现 第三章 文法和语言 第四章 词法分析 第五章 自顶向下语法分析方法 第六章 自底向上优先分析方法 第七章 LR分析方法 第八章 语法制导翻译和中间代码生成 第九章 符号表 第一○章 代码优化 第一一章 代码生成
第六章我们学过自底向上分析法的关键问题是在分析过程中如何确定句柄。LR分析法与第6章介绍的运算符优先函数一样，LR方法也是通过求句柄逐步归约进行语法分析。在运算符优先函数中，句柄是通过运算符的优先关系而求得，LR方法中句柄是通过求可归前缀而求得。
LR分析概述
LR（k）分析是根据当前分析栈中的符号串和向右顺序查看输入串的k(k≥0)个符号就可以唯一确定分析的动作是移进还是归约以及用哪个产生式归约。 从左到右扫描(L)自底向上进行规约(R) (是规范规约）
LR分析的优缺点
1)适合文法类足够大,适用于大多数上下文无关文法 2)分析效率高 3)报错及时 4)手工实现工作量大 5)可以自动生成 美国Bell实验室推出的编译程序自动构造工具——YACC：能接受一个用BNF描述的满足LALR（1）上下文无关文法并对其自动构造出LALR（1）分析器。
LR分析算法
then begin pop || 项 令当前栈顶状态为S’ push GOTO[S’,A]和A(进栈) end else if ACTION[s,a]=acc then return (成功） else error end.重复
为了介绍LR分析过程，在这里直接给出该文法的分析表，之后再介绍如何生成该表。
分析表的组成： (1) 分析动作表Action
符号 状态
S0
S1
…
Sn
a1
action[S0 , a1]
第一章 编译程序概述 第二章 PL/0编译程序的实现 第三章 文法和语言 第四章 词法分析 第五章 自顶向下语法分析方法 第六章 自底向上优先分析方法 第七章 LR分析方法 第八章 语法制导翻译和中间代码生成 第九章 符号表 第一○章 代码优化 第一一章 代码生成
第六章我们学过自底向上分析法的关键问题是在分析过程中如何确定句柄。LR分析法与第6章介绍的运算符优先函数一样，LR方法也是通过求句柄逐步归约进行语法分析。在运算符优先函数中，句柄是通过运算符的优先关系而求得，LR方法中句柄是通过求可归前缀而求得。
LR分析概述
LR（k）分析是根据当前分析栈中的符号串和向右顺序查看输入串的k(k≥0)个符号就可以唯一确定分析的动作是移进还是归约以及用哪个产生式归约。 从左到右扫描(L)自底向上进行规约(R) (是规范规约）
LR分析的优缺点
1)适合文法类足够大,适用于大多数上下文无关文法 2)分析效率高 3)报错及时 4)手工实现工作量大 5)可以自动生成 美国Bell实验室推出的编译程序自动构造工具——YACC：能接受一个用BNF描述的满足LALR（1）上下文无关文法并对其自动构造出LALR（1）分析器。
LR分析算法
then begin pop || 项 令当前栈顶状态为S’ push GOTO[S’,A]和A(进栈) end else if ACTION[s,a]=acc then return (成功） else error end.重复
为了介绍LR分析过程，在这里直接给出该文法的分析表，之后再介绍如何生成该表。
分析表的组成： (1) 分析动作表Action
符号 状态
S0
S1
…
Sn
a1
action[S0 , a1]
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课程学时安排: 总学时： 64 理论学时： 52 实验学时： 12
目的:
掌握编译的基本理论、形式化系统，了解常用的 编译技术，了解编译过程及编译系统的构造（结 构和机理）。能运用所学技术解决实际问题，能 独立编写一个小型编译系统。 其它应用： 信息检索系统，模式识别程序，排版、 绘图系统和语言结构化编辑器，程序验证器等。
2. 语法分析
任务 : 在词法分析的基础上，根据语言的语法规则 把单词符号串分解成各类语法单位。
依循的原则：语法规则
Z := X + 0.618 * Y 算术表达式，赋值语句
湖南农业大学信息科学技术学院 王 奕
3. 中间代码产生
任务 : 对各类不同语法范畴按语言的语义进 行初步翻译。 依循的原则：语义规则 语法规则的表示：BNF 中间代码:三元式，四元式，树形结构等 Z:=X + 0.618 * Y 翻译成四元式为 (1) * 0.618 Y T1 (2) + X T1 T2 (3) := T2 _ Z
湖南农业大学信息科学技术学院 王 奕
4. 优化
任务：对于前阶段产生的中间代码进行加工变 换，以期在最后阶段产生更高效的目标代码。 依循的原则：程序的等价变换规则
FOR K:=1 TO 100 DO BEGIN X:=I+1; M := I + 10 * K; N := J + 10 * K; K:=K+1 END
编译程序(compiler)
实现编译过程的程序(也称编译器),属系统软件范畴。
湖南农业大学信息科学技术学院 王 奕
源程序的编译和运行
编译或汇编阶段compile
源程序 a.pas
编译程序 或汇编程序 complie
目标程序 a.exe
运行阶段run 输入数据 目标程序 + 运行子程序 输出数据
解释程序(interpreter)
实现解释过程的程序(也称解释器),属系统软件 范畴。
湖南农业大学信息科学技术学院 王 奕
首先我们会把程序写好，然后储存成文件，接着启 动解释器载入文件，解释器便会逐行读取文件中的程序， 并且加以执行，执行的过程就称做“解释执行”。
工作过程
源程序
输入数据
解释程序
输出数据
湖南农业大学信息科学技术学院 王 奕
改良式的解释模式
“编译”部分(下图左半边)，其过程与一般编译器无异， 唯一不同的是一般编译器会将程序编译成“机器码”可执 行文件，下图则是将程序编译成“P-code”可执行文件， 而将来这种P-code可执行文件被执行时，会启动解释器来 解释可执行文件中的P-code。(如:VB6)
湖南农业大学信息科学技术学院 王 奕
中间代码（一）
序号 OPR (1) := (2) j< (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) + * + * + + j OPN1 1 100 I 10 I 10 J K OPN2 K K 1 K T1 K T2 1 RESULT (10) X T1 M T2 N K (2) 注释 K:=1 if (100<K) goto (10) X:=I+1 T1:=10*K M:=I+T1 T2:=10*K N:=J+T2 K:=K+1 goto (2)
湖南农业大学信息科学技术学院 王 奕
•源程序
用汇编语言或高级语言编写的程序称为源程序
•目标程序
用目标语言所表示的程序 目标语言：可以是介于源语言和机器语言之间的“中间语言 ”，可以是某种机器的机器语言,也可以是某机器的汇编语 言.
•翻译程序
将源程序在不改变语义的前提下转换为目标程序的程序 称为翻译程序。它是指各种语言的翻译器，包括汇编程序 和编译程序，是汇编程序、编译程序以及各种变换程序的 总称。
湖南农业大学信息科学技术学院 王 奕
§1.1 翻译程序与编译程序
计算机只能直接执行用机器语言编写的程序，但是 机器语言对计算机依赖性强、直观性差、编写程序工作 量大、程序结构也欠清晰。因此人们多数都是用接近自 然语言的高级程序设计语言来编写程序，但计算机不能 直接接受和执行用高级语言编写的这些程序，需要通过 一个翻译程序将它翻译成等价的机器语言程序才能执行。
pseudo code，意思是“伪码”或“近似 码”，表示接近机器码的伪码
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§1.2 编译过程和编译程序的基本结构
编译程序的工作一般分为五个阶段:
词法分析
语法分析
中间代码产生 代码优化
目标代码产生
同时还会伴有表格处理和出错处理。 其中中间代码生成和代码优化不是每个编译 程序必需的。
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1. 词法分析
任务: 输入源程序，对构成源程序的字符串 进行扫描和分解，识别出一个个单词符号。 依循的原则：构词规则
FOR
I
:=
1
TO
100
DO
保留字 标识符 等符 整常数 保留字 整常数 描述词法词法的有效工具是正规式和有限自动机 保留字
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转换后的等价代码（二）
序号 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) OPR + := := := j< + + + j OPN1 OPN2 RESULT 注释 I 1 X X:=I+1 I M M:=I J N N:=J 1 K K:=1 100 K (10) if (100<K) goto (10) M 10 M M:=M+10 N 10 N N:=N+10 K 1 K K:=K+1 (5) goto (5)
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程序设计语言的翻译方式
编译 (compiling)
解释 (interpreting)
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程序设计语言的翻译方式
编译 (compiling)
把某种高级语言程序(称为源程序)等价地转换成 另一种低级语言程序(称为目标程序)的过程。 如把C语言程序编译成某种机器语言(汇编语言) 程序。 用编译方式翻译的语言：C，C++，FORTRAN， Pascal和Ada、Visual C/C++、Delphi 等。
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程序设计语言的翻译方式
解释(interpreting)
一边翻译一边执行，不形成目标代码。 如：BASIC，LISP，DBASE、ML、Prolog和 Smalltalk、Visual Basic、Visual Foxpro、 Power Builder、Java等。
目的:
掌握编译的基本理论、形式化系统，了解常用的 编译技术，了解编译过程及编译系统的构造（结 构和机理）。能运用所学技术解决实际问题，能 独立编写一个小型编译系统。 其它应用： 信息检索系统，模式识别程序，排版、 绘图系统和语言结构化编辑器，程序验证器等。
2. 语法分析
任务 : 在词法分析的基础上，根据语言的语法规则 把单词符号串分解成各类语法单位。
依循的原则：语法规则
Z := X + 0.618 * Y 算术表达式，赋值语句
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3. 中间代码产生
任务 : 对各类不同语法范畴按语言的语义进 行初步翻译。 依循的原则：语义规则 语法规则的表示：BNF 中间代码:三元式，四元式，树形结构等 Z:=X + 0.618 * Y 翻译成四元式为 (1) * 0.618 Y T1 (2) + X T1 T2 (3) := T2 _ Z
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4. 优化
任务：对于前阶段产生的中间代码进行加工变 换，以期在最后阶段产生更高效的目标代码。 依循的原则：程序的等价变换规则
FOR K:=1 TO 100 DO BEGIN X:=I+1; M := I + 10 * K; N := J + 10 * K; K:=K+1 END
编译程序(compiler)
实现编译过程的程序(也称编译器),属系统软件范畴。
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源程序的编译和运行
编译或汇编阶段compile
源程序 a.pas
编译程序 或汇编程序 complie
目标程序 a.exe
运行阶段run 输入数据 目标程序 + 运行子程序 输出数据
解释程序(interpreter)
实现解释过程的程序(也称解释器),属系统软件 范畴。
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首先我们会把程序写好，然后储存成文件，接着启 动解释器载入文件，解释器便会逐行读取文件中的程序， 并且加以执行，执行的过程就称做“解释执行”。
工作过程
源程序
输入数据
解释程序
输出数据
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改良式的解释模式
“编译”部分(下图左半边)，其过程与一般编译器无异， 唯一不同的是一般编译器会将程序编译成“机器码”可执 行文件，下图则是将程序编译成“P-code”可执行文件， 而将来这种P-code可执行文件被执行时，会启动解释器来 解释可执行文件中的P-code。(如:VB6)
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中间代码（一）
序号 OPR (1) := (2) j< (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) + * + * + + j OPN1 1 100 I 10 I 10 J K OPN2 K K 1 K T1 K T2 1 RESULT (10) X T1 M T2 N K (2) 注释 K:=1 if (100<K) goto (10) X:=I+1 T1:=10*K M:=I+T1 T2:=10*K N:=J+T2 K:=K+1 goto (2)
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•源程序
用汇编语言或高级语言编写的程序称为源程序
•目标程序
用目标语言所表示的程序 目标语言：可以是介于源语言和机器语言之间的“中间语言 ”，可以是某种机器的机器语言,也可以是某机器的汇编语 言.
•翻译程序
将源程序在不改变语义的前提下转换为目标程序的程序 称为翻译程序。它是指各种语言的翻译器，包括汇编程序 和编译程序，是汇编程序、编译程序以及各种变换程序的 总称。
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§1.1 翻译程序与编译程序
计算机只能直接执行用机器语言编写的程序，但是 机器语言对计算机依赖性强、直观性差、编写程序工作 量大、程序结构也欠清晰。因此人们多数都是用接近自 然语言的高级程序设计语言来编写程序，但计算机不能 直接接受和执行用高级语言编写的这些程序，需要通过 一个翻译程序将它翻译成等价的机器语言程序才能执行。
pseudo code，意思是“伪码”或“近似 码”，表示接近机器码的伪码
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§1.2 编译过程和编译程序的基本结构
编译程序的工作一般分为五个阶段:
词法分析
语法分析
中间代码产生 代码优化
目标代码产生
同时还会伴有表格处理和出错处理。 其中中间代码生成和代码优化不是每个编译 程序必需的。
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1. 词法分析
任务: 输入源程序，对构成源程序的字符串 进行扫描和分解，识别出一个个单词符号。 依循的原则：构词规则
FOR
I
:=
1
TO
100
DO
保留字 标识符 等符 整常数 保留字 整常数 描述词法词法的有效工具是正规式和有限自动机 保留字
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转换后的等价代码（二）
序号 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) OPR + := := := j< + + + j OPN1 OPN2 RESULT 注释 I 1 X X:=I+1 I M M:=I J N N:=J 1 K K:=1 100 K (10) if (100<K) goto (10) M 10 M M:=M+10 N 10 N N:=N+10 K 1 K K:=K+1 (5) goto (5)
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程序设计语言的翻译方式
编译 (compiling)
解释 (interpreting)
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程序设计语言的翻译方式
编译 (compiling)
把某种高级语言程序(称为源程序)等价地转换成 另一种低级语言程序(称为目标程序)的过程。 如把C语言程序编译成某种机器语言(汇编语言) 程序。 用编译方式翻译的语言：C，C++，FORTRAN， Pascal和Ada、Visual C/C++、Delphi 等。
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程序设计语言的翻译方式
解释(interpreting)
一边翻译一边执行，不形成目标代码。 如：BASIC，LISP，DBASE、ML、Prolog和 Smalltalk、Visual Basic、Visual Foxpro、 Power Builder、Java等。