第四章 语义分析和中间代码生成
编译原理(4)语义_2(表达式及赋值语句的翻译)
表达式，当扫描到“a∨”或“a ∧”之后就立即可以进行规约， 不用去关系b的取值。
4.4
表达式及赋值语句的翻译
5、解决“真”、“假”出口问题的方法：拉链和回填
(1) 拉链：在同一个表达式内，当前i号四元式产生的时候， 强制其出口为0，若j号（j>i）四元式和它出口相同，用i去 填充 j 号四元式的（result），从而将不同的四元式链接起
表达式及赋值语句的翻译
4.4.2 布尔表达式的翻译
1、布尔表达式的组成
布尔表达式：由运算符与运算对象组成。
定义布尔变量
A、B、C、D
A = bop1 B bop2 C bop3 D
(1)运算符：非┐（单目）、与∧ （双目）、或∨ （双目） 注意：1、优先级： ┐ ⋗ ∧ ⋗ ∨
2、∧和∨分别服从左结合
赋值语句的四元式中间代码：
（1）（*，2, 3.1416，T1） （2）（*，T1, r， （3）（+，h, r， （4）（*，T2, T3， （5）（=，T4, _， T2） T3） T4） s）
4.4
表达式及赋值语句的翻译
非终结符A代表“赋值句” 非终结符E代表“表达式”
考虑以下文法G[A]: A→ i = E
规约的时候，再次扩充语义栈，添加tc栈和fc栈；
2、nxq:这是一个int变量，翻译工作开始之前，初始值 是1，翻译工作开始之后，每执行一次emit()，nxq自增1， 即： nxq = 四元式个数+1；
4.4
表达式及赋值语句的翻译
例4.3 试给出布尔表达式a∧b∨c≥d作为控制条件的四元式中
间代码。
4.4
表达式及赋值语句的翻译
编译原理第三版课后习题答案
编译原理第三版课后习题答案编译原理是计算机科学中的一门重要课程，它研究的是如何将高级程序语言转换为机器语言的过程。
而《编译原理》第三版是目前被广泛采用的教材之一。
在学习过程中，课后习题是巩固知识、提高能力的重要环节。
本文将为读者提供《编译原理》第三版课后习题的答案，希望能够帮助读者更好地理解和掌握这门课程。
第一章：引论习题1.1：编译器和解释器有什么区别？答案：编译器将整个源程序转换为目标代码，然后一次性执行目标代码；而解释器则逐行解释源程序，并即时执行。
习题1.2：编译器的主要任务是什么？答案：编译器的主要任务是将高级程序语言转换为目标代码，包括词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成等过程。
第二章：词法分析习题2.1：什么是词法分析？答案：词法分析是将源程序中的字符序列划分为有意义的词素（token）序列的过程。
习题2.2：请给出识别下列词素的正则表达式：（1）整数：[0-9]+（2）浮点数：[0-9]+\.[0-9]+（3）标识符：[a-zA-Z_][a-zA-Z_0-9]*第三章：语法分析习题3.1：什么是语法分析？答案：语法分析是将词法分析得到的词素序列转换为语法树的过程。
习题3.2：请给出下列文法的FIRST集和FOLLOW集：S -> aAbA -> cA | ε答案：FIRST(S) = {a}FIRST(A) = {c, ε}FOLLOW(S) = {$}FOLLOW(A) = {b}第四章：语义分析习题4.1：什么是语义分析？答案：语义分析是对源程序进行静态和动态语义检查的过程。
习题4.2：请给出下列文法的语义动作：S -> if E then S1 else S2答案：1. 计算E的值2. 如果E的值为真，则执行S1；否则执行S2。
第五章：中间代码生成习题5.1：什么是中间代码？答案：中间代码是一种介于源代码和目标代码之间的表示形式，它将源代码转换为一种更容易进行优化和转换的形式。
简述编译程序总体各部分主要功能
简述编译程序总体各部分主要功能编译程序是计算机科学中的一个重要概念，它是将高级程序语言转化为机器语言的过程。
在编译程序的实现中，各个部分承担着不同的功能，共同完成编译的任务。
本文将对编译程序的总体各部分主要功能进行简述，以帮助读者更好地理解编译程序的工作原理和流程。
一、词法分析词法分析是编译程序的第一步，其主要功能是将源程序分解为一个个的单词或符号。
在词法分析中，通过使用正则表达式和有限状态自动机等方法，识别出程序中的关键字、标识符、运算符、分隔符等各种单词，并将其转化为相应的记号。
词法分析器还会忽略空格、注释等无关的字符，从而将源程序转化为一个个记号序列。
二、语法分析语法分析是编译程序的第二步，其主要功能是根据语法规则对记号序列进行分析，并生成抽象语法树（Abstract Syntax Tree，简称AST）。
语法分析器通过使用上下文无关文法和递归下降等方法，对记号序列进行语法检查。
如果记号序列符合语法规则，则会生成一棵抽象语法树，反之则会报告语法错误。
三、语义分析语义分析是编译程序的第三步，其主要功能是对抽象语法树进行语义检查。
语义分析器会检查各个语句之间的语义关系，并进行类型检查、约束检查等操作。
如果发现语义错误，语义分析器会向编译器报告错误信息，并提供相关的建议。
语义分析还包括符号表管理和类型推导等功能，用于记录程序中声明的符号和推断表达式的类型。
四、中间代码生成中间代码生成是编译程序的第四步，其主要功能是将抽象语法树转化为中间代码。
中间代码是一种介于源代码和目标代码之间的表示形式，它能够简化后续的优化和生成目标代码的过程。
中间代码生成器可以根据目标平台的特性和需求，选择合适的中间表示形式，如三位置区域码、四元式、虚拟机指令等。
中间代码生成还可以对代码进行优化，以提高程序的性能和效率。
五、代码优化代码优化是编译程序的第五步，其主要功能是对生成的中间代码进行优化。
代码优化器通过使用各种优化技术和算法，对中间代码进行分析和重组，以提高程序的执行效率和资源利用率。
中间代码生成
• •
6.1.2 后缀表示法 后缀表示是一个语法树的线性化表示。 它是树的结点直接出现在它的子结点之 后。 • 逆波兰表示法是波兰逻辑学家卢卡西 维奇(Lukasiewicz)发明的一种表示表达 式的方法，这种表示法把运算量(操作数) 写在前面，把运算符写在后面，因而又 称后缀表示法。例如，把a+b写成ab+， 把a*(b+c)写成abc+*。
中间代码生成
•
所谓中间代码，是指用中间语言改写了的程序。 当编写一个含有一遍以上扫描的编译程序,则中间 语言就已存在了。我们使用它作为编译程序的遍 与遍之间源文本载体，即作为前一遍的输出及其 随后一遍的输入。 首先,在词法分析之后有一个源文本,它是经过词 法分析处理后的源文本。词法分析程序把标识符、 变量以及语言保留字等长度不等的符号,替换为带 有不同标识的定长符号。因此，在词法分析之后, 源文本可以由一系列定长符号组成，其最简单形 式就是整数,其中某些整数对应于语言字，而其他 表示指向标识符表或常量表的指针，等等。所以, 我们这里所说的中间代码,是在分析阶段最后一遍 产生的中间语言类型。它更接近于机器代码，尽 管它本身与机器无关。
•
其中，t1和t2是编译时产生的临时变量。 三地址代码是语法树的一种线性表示， 如图8–4(a)所示的语法树用三地址代码 表示为： • t1=b*c • t2= a− t1 • x=t2
• 2．三地址语句的种类 • 作为中间语言的三地址语句非常类似 于汇编代码，它可以有符号标号和各种 控制流语句。常用的三地址语句有以下 几种： • (1) x=y op z形式的赋值语句，其中op 为二目的算术运算符或逻辑运算符。 • (2) x=op y形式的赋值语句，其中op为 一目运算符，如一目减uminus、逻辑否 定not、移位运算符以及将定点数转换成 浮点数的类型转换符。
请简要描述编译的各个阶段的功能及输入输出。
请简要描述编译的各个阶段的功能及输入输出。
编译是将高级语言代码转换成机器语言的过程。
它分为多个阶段，每个阶段都有不同的功能和输入输出。
1. 词法分析阶段：输入为源代码，输出为词法单元序列。
该阶段将源代码转换成词法单元序列，每个词法单元代表一个单词或符号。
2. 语法分析阶段：输入为词法单元序列，输出为语法树。
该阶段将词法单元序列转换成语法树，检查语法是否正确。
3. 语义分析阶段：输入为语法树，输出为带有语义信息的语法树。
该阶段对语法树进行语义分析，检查变量和函数是否定义，类型是否匹配等。
4. 中间代码生成阶段：输入为带有语义信息的语法树，输出为中间代码。
该阶段将语法树转换成中间代码，可以是三地址码、虚拟机指令等。
5. 代码优化阶段：输入为中间代码，输出为优化后的中间代码。
该阶段对中间代码进行优化，去除冗余代码，减少执行时间和空间消耗等。
6. 目标代码生成阶段：输入为优化后的中间代码，输出为目标机器代码。
该阶段将中间代码转换成目标机器代码，可以是汇编语言或二进制机器码。
7. 目标代码优化阶段：输入为目标机器代码，输出为优化后的目标机器代码。
该阶段对目标机器代码进行优化，提高执行效率和
减小目标文件大小。
总之，编译的各个阶段都有特定的功能和输入输出，它们共同协作完成将高级语言代码转换成目标机器代码的过程。
编译原理教程课后习题答案——第四章
第四章语义分析和中间代码生成4.1 完成下列选择题：(1) 四元式之间的联系是通过实现的。
a. 指示器b. 临时变量c. 符号表d. 程序变量(2) 间接三元式表示法的优点为。
a. 采用间接码表，便于优化处理b. 节省存储空间，不便于表的修改c. 便于优化处理，节省存储空间d. 节省存储空间，不便于优化处理(3) 表达式(┐A∨B)∧(C∨D)的逆波兰表示为。
a. ┐AB∨∧CD∨b. A┐B∨CD∨∧c. AB∨┐CD∨∧d. A┐B∨∧CD∨(4) 有一语法制导翻译如下所示：S→bAb {print″1″}A→(B {print″2″}A→a {print″3″}B→Aa) {print″4″}若输入序列为b(((aa)a)a)b，且采用自下而上的分析方法，则输出序列为。
a. 32224441 b. 34242421c. 12424243d. 34442212【解答】(1) b (2) a (3) b (4) b4.2 何谓“语法制导翻译”？试给出用语法制导翻译生成中间代码的要点，并用一简例予以说明。
【解答】语法制导翻译(SDTS)直观上说就是为每个产生式配上一个翻译子程序(称语义动作或语义子程序)，并且在语法分析的同时执行这些子程序。
也即在语法分析过程中，当一个产生式获得匹配(对于自上而下分析)或用于归约(对于自下而上分析)时，此产生式相应的语义子程序进入工作，完成既定的翻译任务。
用语法制导翻译(SDTS)生成中间代码的要点如下：(1) 按语法成分的实际处理顺序生成，即按语义要求生成中间代码。
(2) 注意地址返填问题。
(3) 不要遗漏必要的处理，如无条件跳转等。
例如下面的程序段：if (i>0) a=i+e-b*d; else a=0;在生成中间代码时，条件“i>0”为假的转移地址无法确定，而要等到处理“else”时方可确定，这时就存在一个地址返填问题。
此外，按语义要求，当处理完(i>0)后的语句(即“i>0”为真时执行的语句)时，则应转出当前的if语句，也即此时应加入一条无条件跳转指令，并且这个转移地址也需要待处理完else之后的语句后方可获得，就是说同样存在着地址返填问题。
语法制导翻译和中间代码生成
例如：
产生式 语义子程序 (0)S` E {PRINT E•VAL} (1)E E (1)+E(2) {E•VAL= E (1) •VAL +E(2) •VAL } (2)E E (1)*E(2) {E•VAL= E (1) •VAL *E(2) •VAL } (3)E (E (1)) {E•VAL= E (1) •VAL } (4)E i {E•VAL= LEXVAL } 注：LEXVAL指的是词法分析送来的机内二进制整数
3、后缀表示式(逆波兰表达式) Operand1 Operand2 Operator 4、树形表示法
注：常用中间代码表示法是四元式。
赋值语句的翻译
仅含简单变量的表达式的赋值语句的翻译 1、赋值语句的文法 A i=E E E+E|E*E|-E|(E)|i 2、需要的语义过程 NEWTEMP函数：每次调用送回一个代表新临时 变量的序号，可认为是送回T1 、 T2这样的一些 临时变量 ENTRY(i)函数：用于查变量i的符号表入口地址
2、实例：对布尔式X+Y>Z∨A∧(┐B∨C)进行翻译: 解：语法制导得翻译是在语法分析的过程中进行的，若利
用G(B)文法的LR分析表对上句进行LR分析，在其过程中 进行语义分析；则得到的四元式序列是：
(+,X,Y,T1) ;E+E进行归约，识别了算术运算 (>, T1,Z, T2) ; E >E进行归约，识别了关系运算 (┐,B,_, T3) ; ┐E归约 (∨, T3,C, T4) ; E∨E进行归约 (∧,A, T4,T5) ; E∧E进行归约 (∨, T2, T5, T6) ; E∨E进行归约
四、常见的中间代码形式 1、四元式形式: (Operator,Operand1,Operand2,Result) 注： 1） Operand1,Operand2,Result 可能是用户自定 义的变量，也可能是编译时引进的变量。 这里 Operator是双目运算符，若只有一个运算量，则 是单目运算符。
第4章 语义分析-编译原理及实践教程(第3版)-黄贤英-清华大学出版社
B0
B1 B2
char g_c1; char *g_ch2; int func1(int a, int b) {
int g_i1 = 5; for(;;){
char g_i1 = ‘b’; int *var1; printf(“Input numbers”); …… printf(“the result is %d”,*var1); } }
4.1语义分析概述
语义分析：在进行翻译之前，必须对这些语法上正确的语法 单位的内部逻辑含义是否正确进行检查。
语义分析的地位和作用
语法树 语法分析
语义分析
建立 符号表
静态语 义检查
语法树
语义错误
编译的后续阶段
符号表
语义分析的任务 对结构上正确的源程序进行上下文有关性质的审查，审查源 程序有无语义错误，为代码生成阶段收集类型信息。
B3 B4
变量表保存源程序中的所有变量定义。 如果语言没有作用域的限制，就可以将所有的变量记录在变量 表中，这种情况下，不允许定义同名变量。
入口 1 2 3 4
……
变量名 g_i1 var1 g_c1 g_ch2 ……
变量长度 变量类型 值 地址
4
int
4
int
4
char
5
char *
……
有作用域的限制的，将从最外层开始到当前作用域的编号组合 起来，其内部元素是每个作用域的编号，即：作用域路径
声明与定义语义检查
（1）变量未声明就使用、变量重定义； （2）函数未声明就定义和调用、函数重定义、函数声明与定
义不匹配、函数调用与声明不匹配、函数和变量重名等； （3）数组长度必须是正整数、数组名不能和变量名、函数名
编译原理第三版答案
编译原理第三版答案编译原理是计算机科学中非常重要的一门课程，它涉及到程序设计语言的语法、语义和编译器的设计与实现等内容。
《编译原理》（Compilers: Principles, Techniques, and Tools）是编译原理领域的经典教材，由Alfred V. Aho、Monica S. Lam、Ravi Sethi和Jeffrey D. Ullman合著，已经出版了三个版本。
本文将针对《编译原理》第三版中的习题和答案进行整理和总结，以帮助学习者更好地理解和掌握编译原理相关知识。
第一章，引论。
1.1 什么是编译器？编译器是一种将源程序翻译成目标程序的程序，它包括词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成等阶段。
1.2 编译器的主要任务是什么？编译器的主要任务是将高级语言程序翻译成等价的目标程序，同时保持程序的功能和性能。
1.3 编译器的结构包括哪些部分？编译器的结构包括前端和后端两部分，前端包括词法分析、语法分析和语义分析，后端包括中间代码生成、代码优化和目标代码生成。
第二章，词法分析。
2.1 什么是词法分析？词法分析是编译器中的第一个阶段，它将源程序中的字符序列转换成单词（Token）序列。
2.2 词法分析的主要任务是什么？词法分析的主要任务是识别源程序中的单词，并将其转换成单词符号表中的标识符。
2.3 词法分析中常见的错误有哪些？词法分析中常见的错误包括非法字符、非法注释、非法标识符等。
第三章，语法分析。
3.1 什么是语法分析？语法分析是编译器中的第二个阶段，它将词法分析得到的单词序列转换成抽象语法树。
3.2 语法分析的主要任务是什么？语法分析的主要任务是识别源程序中的语法结构，并检查语法的正确性。
3.3 语法分析中常见的错误有哪些？语法分析中常见的错误包括语法错误、缺失分号、缺失括号等。
第四章，语义分析。
4.1 什么是语义分析？语义分析是编译器中的第三个阶段，它对源程序的语义进行分析和处理。
编译原理第三版选择题详解
《编译原理第三版》（选择题）详解第一章绪论【解答】(1) 编译程序可以将用高级语言编写的源程序转换成与之在逻辑上等价的目标程序，而目标程序可以是汇编语言程序或机器语言程序。
故选A。
(2) 分多遍完成编译过程可使整个编译程序的逻辑结构更加清晰。
故选B。
(3) 构造编译程序应掌握源程序、目标语言和编译方法这三方面内容。
故选D。
(4) 编译各阶段的工作都涉及到构造、查找或更新有关表格，即编译过程的绝大部分时间都用在造表、查表和更新表格的事务上。
故选D。
(5) 由(1)可知，编译程序实际上实现了对高级语言程序的翻译。
故选D。
第二章词法分析【解答】(1) 由教材第一章1.3节中的词法分析，可知词法分析所遵循的是语言的构词规则。
故选B。
(2) 词法分析器的功能是输入源程序，输出单词符号。
故选B。
(3) 词法分析器输出的单词符号通常表示为二元式：(单词种别，单词自身的值)。
故选B。
(4) 由S→xSx | y可知该文法所识别的语言一定是：y左边出现的x与y 右边出现的x相等。
故选C。
(5) 虽然选项A、B、D都满足题意，但选项D更准确。
故选D。
(6) 3型文法即正规文法，它的识别系统是有限状态自动机。
故选C。
(7) NFA可以有DFA与之等价，即两者描述能力相同；也即，对于任一给定的NFA M，一定存在一个DFA M'，使L(M)=L(M′)。
故选B。
(8) DFA便于识别，易于计算机实现，而NFA便于定理的证明。
故选C。
(9) 本题虽然是第二章的题，但答案参见第三章3.1.3节。
即选C。
第三章语法分析【解答】(1) 参见第四章4.1.1节，语义分析不像词法分析和语法分析那样可以分别用正规文法和上下文无关文法描述，由于语义是上下文有关的，因此语义分析须用上下文有关文法描述。
即选B。
(2) 2型文法对应下推自动机。
故选C。
(3) 由于不存在：3型语言 2型语言 1型语言 0型语言。
故选D。
(4) 最左简单子树的末端结点组成的符号串为句柄。
语义分析和中间代码的产生
语义规则
S.nptr:=mknode('assign',mkleaf(id,id.place),E.nptr) E.nptr:=mknode('+',E1.nptr,E2.nptr) E.nptr:=mknode('*',E1.nptr,E2.nptr) E.nptr:=mknode('uminus',E1.nptr) E.nptr:=E1.nptr E.nptr:=mkleaf(id,id.place)
15
E.place表示存放E值的名字 E.code表示对E求值的三地址语句序列 newtemp是个函数，对它的调用将产生一个新 的临时变量 三地址语句序列是语法树的线性表示，用临时变 量代替语法树中的结点 实际实现中，三地址语句序列往往是被存放到一 个输出文件中，而不是将三地址语句序列置入 code属性之中
13
（6）过程调用语句 param x 和 call p, n ; 过程返回语句 return y; （7）索引赋值 x:=y[i] 及 x[i] :=y ; （8）地址和指针赋值 x：＝＆y，x：＝* y 和 * x：＝y。
14
产生式
S→id:=E E→E1+E2 E→E1*E2 E→-E1 E→(E1) E→id
P→MD M→ε {addwidth(top(tblptr),top(offset)); pop(tblptr); pop(offset)} {t:=mktable（nil）； （ ）； push(t,tblptr); push(0,offset)｝ ｝
D→D1；D2 ； D→proc id; N D1；S D1； {t:＝top（tblptr); ＝ （ addwidth(t,top(offset)); pop（tblptr）； ）；pop（offset); （ ）； （ enterproc(top（tblptr）， ），，t)} （ ）， ，
编译原理之代码生成
03
04
05
1. 语法分析：根据语言 2. 语义分析：对抽象语
的语法规则，将源程序 法树进行语义检查和处
解析成抽象语法树
理，包括类型检查、符
（Abstract Syntax Tree，号表管理等。
AST）。
3. 中间代码生成：根据 抽象语法树和语义分析 结果，生成中间代码。 常见的中间代码形式有 三地址码、静态单赋值 形式（Static Single Assignment，SSA）等。
运行时系统自动管理程序中的内存资源， 通过垃圾回收机制回收不再使用的内存空 间，防止内存泄漏和野指针等问题。
运行时系统对程序性能的影响和优化
性能影响
运行时系统的设计和实现会直接影响程序的性能。例如，垃圾回收算法的选择和实现会 影响内存的回收效率和程序的暂停时间。线程调度策略的选择也会影响程序的并发性能
编译原理是计算机科学的重要分支，对于理解计算机如何执行程序以及如何提高程 序执行效率具有重要意义。
代码生成在编译过程中的作用
代码生成是编译过程的最后阶段， 负责将中间代码或优化后的代码 转换为目标机器上的可执行代码。
代码生成器需要了解目标机器的 指令集、寄存器分配、内存管理 等相关知识，以生成高效且正确
中间代码在编译器中的 作用主要有以下几点
使得编译过程分为相对 独立的前端和后端，降 低了编译器的复杂性。
提供了统一的中间表示， 便于实现不同语言之间 有利于进行各种优化操 的互操作性。 作。
ห้องสมุดไป่ตู้
中间代码生成的算法和步骤
01
02
中间代码生成的主要算 法包括语法分析、语义 分析和中间代码生成三 个步骤。
具体步骤如下
代码生成器的测试和评估方法
编译原理教程第五版课后答案
编译原理教程第五版课后答案第一章：引言问题1答：编译器是一种将高级编程语言源代码转换为目标机器代码的软件工具。
它由多个阶段组成，包括词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和代码生成等。
问题2答：编译器的主要任务包括以下几个方面： - 词法分析：将源代码划分为词法单元，如标识符、关键字、操作符等。
- 语法分析：根据语法规则，将词法单元组成语法树。
- 语义分析：对语法树进行语义检查，如类型匹配、变量声明等。
- 中间代码生成：将语法树转换为中间代码表示形式。
- 代码优化：对中间代码进行优化，以提高程序的效率。
- 代码生成：将优化后的中间代码转换为目标机器代码。
第二章：词法分析问题1答：词法单元是编译器在词法分析阶段识别的最小的语法单位，它由一个或多个字符组成。
常见的词法单元包括关键字、标识符、常量和运算符等。
问题2答：识别词法单元的方法包括以下几种： - 正则表达式：通过正则表达式匹配字符串，识别出各类词法单元。
- 有限自动机：构建有限状态自动机，根据输入字符的不同状态转移，最终确定词法单元。
- 递归下降法：使用递归下降的方式，根据语法规则划分出词法单元。
第三章：语法分析问题1答：语法分析是编译器的一个重要阶段，它的主要任务是根据给定的语法规则，将词法单元序列转换为语法树。
语法分析有两个主要的方法：自顶向下的分析和自底向上的分析。
问题2答：自顶向下的分析是从文法的起始符号开始，根据语法规则逐步向下展开，直到生成最终的语法树。
常见的自顶向下的分析方法包括LL(1)分析和递归下降分析。
问题3答：自底向上的分析是从输入串开始，逐步合并词法单元，最终生成语法树。
常见的自底向上的分析方法包括LR分析和LALR分析。
第四章：语义分析问题1答：语义分析的主要任务是对语法树进行语义检查和类型推断。
语义分析阶段会检查变量的声明和使用是否合法，以及类型是否匹配等。
问题2答：常见的语义错误包括变量未声明、类型不匹配、函数调用参数不匹配等。
计算机程序的执行过程解析
计算机程序的执行过程解析计算机程序是由一系列指令组成的，而程序的执行过程涉及到多个环节和步骤。
了解程序的执行过程对于理解计算机工作原理和程序开发都至关重要。
本文将解析计算机程序的执行过程，包括编译过程、链接过程以及在计算机上执行程序的过程。
一、编译过程编译是将高级语言源代码转化为机器语言可执行文件的过程。
编译过程分为以下几个主要步骤：1. 词法分析：将源代码分解为一个个单词或标记，例如关键字、变量名等。
词法分析器会将这些单词生成为一个个词法单元。
2. 语法分析：将词法单元按照语法规则生成语法分析树。
语法分析器会检查代码的语法是否符合语言规范，并生成语法分析树作为后续步骤的基础。
3. 语义分析：对语法分析树进行进一步的检查，确保代码的语义正确。
语义分析器会进行类型检查、作用域检查等操作，以保证程序的正确性。
4. 中间代码生成：将语义分析树转换为中间代码，中间代码是一种介于源代码与目标代码之间的抽象表示。
5. 代码优化：对中间代码进行优化，以提高程序的执行效率和性能。
6. 目标代码生成：将优化后的中间代码转换为特定系统平台的机器语言指令，生成可执行文件或目标文件。
二、链接过程链接过程是将程序中的各个模块连接起来，生成可执行文件或者库文件的过程。
链接过程主要包括以下步骤：1. 符号解析：解析程序中的符号，包括函数、变量等。
链接器会对模块内部的符号进行解析，并进行标记和记录。
2. 地址重定位：确定每个符号的最终地址。
当程序在不同的内存空间中执行时，链接器会根据需要将符号的地址调整为正确的值。
3. 符号合并：将程序中的符号进行合并，以消除重复定义的符号。
如果存在多处定义相同符号的情况，链接器会进行合并处理。
4. 库链接：如果程序引用了外部库函数，链接器会将库函数的代码与程序进行链接，以生成最终的可执行文件。
三、程序执行过程程序执行是计算机上运行程序的过程，主要包括以下步骤：1. 加载：将可执行文件从磁盘加载到内存中，并为程序分配内存空间。
简述编译程序的工作过程以及每个阶段的功能
简述编译程序的工作过程以及每个阶段的功能编译程序是将高级语言代码转换为计算机可执行的机器代码的过程。
它包含了多个阶段，每个阶段都有特定的功能和任务。
下面将对编译程序的工作过程以及每个阶段的功能进行简要描述。
1. 词法分析（Lexical Analysis）：词法分析是编译程序的第一个阶段，也被称为扫描器。
它的主要功能是将源代码分解为一个个的词法单元（token）。
词法单元可以是关键字、标识符、常量、运算符等。
词法分析器根据预先定义的词法规则，将源代码中的字符序列转换为词法单元序列。
这个阶段还会去除源代码中的空格、注释等无关的内容。
2. 语法分析（Syntax Analysis）：语法分析是编译程序的第二个阶段，也被称为语法分析器。
它的主要功能是根据语法规则，分析词法单元序列的结构，并将其转化为一个抽象语法树（AST）。
语法分析器使用上一阶段生成的词法单元序列，根据语法规则进行语法检查和分析。
如果源代码中存在语法错误，语法分析器会发现并报告错误。
3. 语义分析（Semantic Analysis）：语义分析是编译程序的第三个阶段，也被称为语义分析器。
它的主要功能是对源代码进行语义检查，并生成中间代码。
语义分析器会检查变量的声明和使用是否一致、函数调用的参数是否匹配等语义错误。
同时，它还会进行类型推断、类型转换等相关的语义处理。
4. 中间代码生成（Intermediate Code Generation）：中间代码生成是编译程序的第四个阶段。
它的主要功能是将源代码转换为中间代码。
中间代码是一种介于源代码和目标代码之间的抽象表达形式。
它可以是一种类似于三地址码或虚拟机指令的形式，具有较低的抽象级别。
中间代码的生成通常需要根据语义分析的结果来进行。
5. 代码优化（Code Optimization）：代码优化是编译程序的第五个阶段。
它的主要功能是对中间代码进行优化，以提高程序的执行效率。
代码优化的目标是尽可能地减少程序的执行时间和空间消耗，同时保持程序的功能不变。
Chapt4
构造一个相应的子程序，每个子程序识别一定 的语法单位，通过子程序间的信息反馈和联合 作用实现对输入串的识别。
预测分析程序
优点：直观、简单和宜于手工实现。
9
语法分析的方法：
自下而上分析法(Bottom-up)
基本思想：从输入串开始，逐步进行‚
归
约‛，直到文法的开始符号。即从树末端开
始，构造语法树。所谓归约，是指根据文法的 产生式规则，把产生式的右部替换成左部符号。 算符优先分析法：按照算符的优先关系和结合 性质进行语法分析。适合分析表达式。 LR分析法：规范归约
例4.5： 若有文法G2[S]： S Ap S S Bq p A A a A cA B b c A B dB A c 若有输入串w = ccap。 考察自顶向下的推导过程。 a 解：自顶向下的推导过程为： S Ap cAp ccAp ccap 其相应的语法树见右图： 这个文法的特点： [1]产生式的右部不全是由终结符号开始。 [2]如果两个产生式有相同的左部，它们的右部由不同的终结 符或非终结符开始。 [3]文法中无空产生式。 26
编译原理
第四章 语法分析—自上而下分析
1
源程序 表 词法分析器 单词符号 语法分析器 语法单位
语义分析与中间代码 生成器
出
格
错
管
四元式
处
理
优化段 四元式 目标代码生成器 目标代码
理
2
第四章
语法分析—自上而下分析
本章主要介绍语法分析的处理 要进行语法分析，必须对语言的语法结构 进行描述。
采用正规式和有限自动机可以描述和识别语言
23
4.3.2
消除回溯、提左因子
为了消除回溯就必须保证：对文法的任何 非终结符，当要它去匹配输入串时，能够 根据它所面临的输入符号准确地指派它的 一个候选去执行任务，并且此候选的工作 结果应是确信无疑的。
编译原理 第4章 new1语义分析和中间代码生成
(3) E→(E(1))
(4) E→i
val[TOP]= val[TOP+1]
val[TOP]=lexval (注：lexval为i的整型内 部值)
文法的LR分析表见表3.20。
第4章 语义分析和中间代码生成
扩充分析栈工作的总控程序功能，使其在完成语法 分析的同时也能完成语义分析工作(这时的语法分析栈 已成为语义分析栈)；即在用某一个规则进行归约之后， 调用相应的语义子程序完成与所用产生式相应的语义动 作，并将每次工作后的语义值保存在扩充后的“语义值” 栈中。
语义规则的左部符号E、T、F等的属性值的计算由其
各自相应的右部符号决定，这种属性也称为综合属性。 与产生式S→E关联的语义规则是一个函数print(E.val)， 其功能是打印E产生式的值。S在语义规则中没有出现， 可以理解为其属性是一个虚属性。
第4章 语义分析和中间代码生成 简单变量类型说明的文法G[D]如下：
(2) 控制流检查，用以保证控制语句有合法的转向点。如C 语言中不允许goto语句转入case语句流；break语句需寻找包含它 的最小switch、while或for语句方可找到转向点，否则出错。 (3) 一致性检查，如在相同作用域中标识符只能说明一次、 case语句的标号不能相同等。
第4章 语义分析和中间代码生成
同，因此很容易将其翻译成四元式形式。
第4章 语义分析和中间代码生成
考虑以下文法G[A]：A→i=E
E→E+E∣E*E∣−E∣(E)∣i 在此，非终结符A代表“赋值句”。 为了实现由表达式到四元式的翻译，需要给文法 加上语义子程序，以便在进行归约的同时执行对应的
语义子程序。
第4章 语义分析和中间代码生成
第4章 语义分析和中间代码生成
精品文档-编译原理基础(第二版)(刘坚)-第4章
第4章 语法制导翻译生成中间代码
4.1.3 语义规则的两种形式 根据属性表示的抽象程度，语义规则可以有两种表示方
式。用抽象的属性和运算符号表示的语义规则称之为语法制导定 义，而用具体属性和运算表示的语义规则称之为翻译方案，语义 规则也被习惯地称为语义动作。
本章的重点是语义分析，为了突出重点并使分析过程 简单明了，许多的文法都采用简化了的二义文法，而默认解决 二义性的方法是为文法符号规定常规意义下的优先级和结合性。 例如表达式中算符的优先级是乘除法高于加减法，if-thenelse语句中else是右结合(移进先于归约)等等。
第4章 语法制导翻译生成中间代码
第4章 语法制导翻译生成中间代码
语法制导定义仅考虑“做什么”，用抽象的属性 表示文法符号所代表的语义，如用.post表示表达式的后缀 式；并用抽象的算符表示语义的计算，如用“||”表示两 个子表达式后缀式的连接运算。属性和运算的具体实现细 节不在语法制导定义的考虑范围。根据定义4.1可知.post 是一个综合属性。
第4章 语法制导翻译生成中间代码 【例4.1】 为下述文法所描述的中缀形式的算术表达式
加上适当的语义，得到表达式的后缀表示。其语法制导定义和翻 译方案可分别表示如下。
产生式
语法制导定义
翻译方案
L→E E → E1 + E2
E → num
print(E.post) E.post := E1.post || E2.post || '+';
第4章 语法制导翻译生成中间代码
产生式 L→E E → E1 + E2 E → num
编译程序基本原理
编译程序基本原理随着计算机技术的不断发展，计算机编程也变得越来越重要。
编程语言层出不穷，其中C语言作为一种经典的编程语言，具有广泛的应用。
而编译程序则是将高级语言翻译成机器语言的关键工具。
本文将从编译程序的基本原理入手，从语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成等方面进行介绍。
一、语法分析语法分析是编译程序的第一步，它的主要任务是将源程序转化成分析树或语法树。
在这个过程中，编译程序需要对输入的字符序列进行词法分析，将其分解成单词，然后对单词进行语法分析，生成语法树。
语法树是一种树形结构，它描述了源程序的语法结构，有助于后续的语义分析。
二、语义分析语义分析是编译程序的第二步，它的主要任务是对语法树进行分析，检查源程序是否符合语义规范。
这个过程包括类型检查、作用域分析和语义错误检查等。
例如，对于一个赋值语句，编译程序需要检查左式和右式的类型是否一致，以及变量是否已经声明过等。
三、中间代码生成中间代码生成是编译程序的第三步，它的主要任务是将源程序转化成中间代码。
中间代码是一种抽象的形式，它将源程序转化成一种类似于汇编语言的形式，但比汇编语言更易于理解。
中间代码生成的好处是可以将源程序与目标机器的硬件细节分离开来，方便后续的代码优化和目标代码生成。
四、代码优化代码优化是编译程序的第四步，它的主要任务是对中间代码进行优化，使得生成的目标代码更加高效。
代码优化的目标是通过改变代码结构、删除无用的代码、重组代码块等方式，使得程序的执行效率更高，同时保持程序的正确性。
五、目标代码生成目标代码生成是编译程序的最后一步，它的主要任务是将中间代码转化成目标机器的机器语言代码。
这个过程中需要考虑到目标机器的指令集和寻址方式等细节。
目标代码生成的结果是可执行的目标代码，可以被计算机直接执行。
编译程序是将高级语言翻译成机器语言的重要工具。
它的基本原理包括语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成等步骤。
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4.1.3 抽象 语法)树（图表示）对语法树稍加修改，即可以 作为中间代码的一种形式。 例 ：赋值语句x=a-b*c的树的中间代码表示如下页图所示。 在抽象语法树表示中，每个叶结点都表示诸如常量或变量 这样的运算对象，而其它内部结点则表示运算符。
图： x=a-b*c的抽象语法树表示
树与其他三种中间代码的关系。对树进行深度优先的
后序遍历，得到的线性序列就是后缀式，或者说后缀式是 树的一个线性化序列；而对于每棵父子关系的子树，父亲 节点作为操作符，两个孩子节点作为操作数，恰好组成一 个三元式，且父亲节点的序号成为三元式的序号。为每个 三元式序号赋一个临时变量，就不难将三元式转换为四元 式。
二、四元式
四元式格式：(op，arg1，arg2，result) 例：x=a+b*c 表示为：
① (*， b， c ，T1) ② (+， a，T1，T2) ③ (:=，x，T2，T3) 练习：写出下列两式的三元式、四元式表达。 1、(a+b*c)/(a+b)-d 2、(a+b)*(c+d)+(a+b-c)
1、a+b*(c+d/e) 2 、-a+b*(-c+d) 3、-(a+b)*(c+d)-(a+b*c)
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4.1 中间代码简介
中间代码起到了前端后端分水岭的作用。应该 具有以下作用： 1.便于语法制导翻译 2.即与机器指令的结构相近，又与具体的机 器无关。 中间代码主要有如下几种： 逆波兰表示法、抽象语法树、三地址代码。
4.1.1逆波兰式（后缀式、无括号示） 逆波兰式 后缀式、无括号示）
特征：操作数在前，操作符在后。 （二叉树的后续遍历） 例：a+b*c abc*+ 练习： 1.(a*b+c) / 2
1. ab*c+2/
2. X:=A-B/(C+D)
2. XABCD+/- :=
4.1.2 三地址代码
三地址码是由不超过三个地址组成的一个运算。 三地址码与汇编指令在结构上十分接近，从三地址 码生成目标代码比较容易。 三地址码的实现：三元式和四元式。
一、三元式
表示形式：（i）(op,arg1,arg2) 例：x:=a+b*c 表示为： (1) (*， b， c ) (2) (+， a，(1)) (3) (:=，x，(2))