哈工大编译原理第7篇
哈工大c语言课件7
–此话音落不久，诸葛亮果然病故于五丈原。
“事无巨细”，“事必躬亲”
–管理学的观点是极其排斥这种做法的，认为
工作必须分工，各司其职
–其中的思想，在程序设计里也适用
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7.3.3函数封装与防御性程序设计
函数封装（Encapsulation）使得外界对函数的影响 仅限于入口参数，而函数对外界的影响仅限于一个 返回值和数组、指针类型的参数
【例7.1】
传入负数实参 会怎样？
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Why?
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防御性程序设计（Defensive Programming）
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汉诺塔（Hanoi）问题
n=3
A
B
C
A→B，A→C，B→C， A→B，C→A，C→B，A→B
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汉诺塔（Hanoi）问题
n=3
A
B
n更大些 怎么办？
C
A→B，A→C，B→C， A→B，C→A，C→B，A→B
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汉诺塔（Hanoi）问题
函数是C语言中模块化编程的最小单位
– 可以把每个函数看作一个模块（ Module ）
如把编程比做制造一台机器，函数就好比其
零部件
–可将这些“零部件”单独设计、调试、测试好
，用时拿出来装配，再总体调试。
–这些“零部件”可以是自己设计制造/别人设
计制造/现成的标准产品
程序设计语言编译原理第三版第7章
N→ Є
D →id: T { enter(top(tblptr), , T.type, top(offset)); top(offset):= top(offset) +T.width } 24
§7.2
说明语句
2.含嵌套说明的翻译模式：
(1)语义规则中的操作: Mktable (previous): 创建一张新符号表,并返回指向新表的一个指针; Enter (table, name, type, offset):
(2)置相对地址为当前offset之值， (3)使offset加上该名字所表示的数据对象的域宽。
20
§7.2 说明语句
3. 相应的翻译模式：
PD { offset:=0 } { enter (, T.type,offset);
DD;D
Did:T
offset:=offset+t.width } Tinteger
(0) (1) (2) (3) (4) (5)
(2) (3) (4)
16
§7.１ 中间语言
4.间接三元式：便于代码优化处理
方法：间接码表+三元式表
按运算的先后顺序列出有关三元式在三元表中的位置 例: 语句X:=(A+B)*C;Y:=D↑(A+B)的间接三元式表示如下所示: 间接代码 三元式表 (1) (2) (3) (1) (4) (5)
30
已归约串
PLACE
输入串
语义动作
# #X # X:= # X:= # X:= # X:= # X:=
X:= -B*(C+D)# X := -B*(C+D)# X_ -B*(C+D)# X__ B*(C+D)# -B X__B *(C+D)# -E X__B *(C+D)# { E.place:=p=<B>} E1 X_T1 *(C+D)# {E1.place:=newtemp=T1; 生成四元式(1) } … … … … # X:=E*(C X_T1__C +D)# # X:=E*(E1 X_T1__C +D)# { E1.place:=p=<C> } … … … …
哈工程编译原理课程设计
哈工程编译原理课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解编译原理的基本概念，掌握编译器的整体结构和编译过程中的各个阶段；2. 学会使用形式语言及有限自动机进行词法分析，掌握语法分析、语义分析的基本方法；3. 了解目标代码生成和代码优化技术，并能运用到实际编译过程中；4. 掌握至少一种编程语言（如C、C++等）的编译器设计与实现。
技能目标：1. 能够运用所学编译原理知识，独立设计和实现一个小型编程语言的编译器；2. 培养良好的编程习惯，提高代码质量和调试能力；3. 提升团队协作和沟通能力，学会与他人共同分析和解决编译过程中遇到的问题。
情感态度价值观目标：1. 培养对编译原理学科的兴趣和热情，激发探究精神；2. 树立正确的价值观，认识到编译技术在计算机科学领域的重要地位和作用；3. 培养严谨、求实的科学态度，勇于面对编译过程中的挑战，善于总结经验教训。
本课程针对哈尔滨工程大学计算机科学与技术专业高年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，明确以上课程目标。
课程旨在帮助学生掌握编译原理的基本知识，提高实际编程能力，为今后从事计算机相关领域的研究和工作打下坚实基础。
同时，通过课程学习，培养学生团队协作精神，提升综合素质。
后续教学设计和评估将围绕以上具体学习成果展开。
二、教学内容1. 编译原理概述：介绍编译原理的基本概念、编译过程及编译器的结构；- 教材章节：第1章 编译原理概述- 内容：编译器的作用、编译过程、编译器的组成部分。
2. 词法分析：学习形式语言、有限自动机及其在词法分析中的应用；- 教材章节：第2章 词法分析- 内容：正则表达式、有限自动机、词法分析器的实现。
3. 语法分析：介绍语法分析的基本方法，包括自顶向下和自底向上分析；- 教材章节：第3章 语法分析- 内容：上下文无关文法、LL(1)分析、LR分析、语法分析器的实现。
4. 语义分析：学习语义分析的基本概念和实现方法；- 教材章节：第4章 语义分析- 内容：语义分析的任务、属性文法、语义分析器的实现。
编译原理知识点总结哈工程
编译原理知识点总结哈工程第一章概论1.什么是编译器？输入输出？编译器是将一种语言翻译为另一种语言的计算机程序。
输入：源语言( source language) 编写的程序输出：目标语言( target language ) 编写的程序。
2.汇编语言的优缺点优点：汇编语言大大提高了编程的速度和准确度缺点：编写起来也不容易,阅读和理解很难；而且汇编语言的编写严格依赖于特定的机器，所以为一台计算机编写的代码在应用于另一台计算机时必须完全重写。
3.什么是解释器？与编译器的区别？解释程序是如同编译器的一种语言翻译程序。
与编译器的区别：它立即执行源程序而不是生成在翻译完成之后才执行的目标代码。
4.乔姆斯基分类结构有几种文法？名称？相互关系？4种名称：0型无限制文法1型上下文相关文法2型上下文无关文法3型正则文法相互关系：其中的每一个都是其前者的专门化。
5.什么是扫描器？扫描器的功能是什么？扫描器就是语法分析程序。
功能：依据词法规则，分析由字符组成的源程序，把它分割为一个一个具有独立意义的最小语法单位，即单词。
6.什么是编辑器？IDE中编辑器的新功能编译器通常接受由任何生成标准文件(例如ASCII 文件)的编辑器编写的源程序。
IDE 中编辑器的新功能：尽管编辑器仍然生成标准文件，但会转向正被讨论的程序设计语言的格式或结构。
这样的编辑器称为基于结构的，且它早已包括了编译器的某些操作；因此，程序员就会在程序的编写时而不是在编译时就得知错误了。
从编辑器中也可调用编译器以及与它共用的程序，这样程序员无需离开编辑器就可执行程序。
7.什么是调试器，与编译器的关系调试程序是可在被编译了的程序中判定执行错误的程序。
运行一个带有调试程序的程序与直接执行不同，这是因为调试程序保存着所有的或大多数源代码信息(诸如行数、变量名和过程)。
它还可以在预先指定的位置(称为断点)暂停执行，并提供有关已调用的函数以及变量的当前值的信息。
为了执行这些函数，编译器必须为调试程序提供恰当的符号信息。
哈工大编译原理
哈工大编译原理基本原理1. 什么是编译原理？编译原理（Compiler Design）是计算机科学中的一个重要分支，研究的是将高级语言程序翻译成机器语言程序的过程和方法。
编译原理包括语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成等阶段。
2. 编译器的基本工作流程编译器通常由以下几个阶段组成：2.1 词法分析词法分析阶段将源代码划分为一个个的单词（Token），并进行分类。
例如，对于C语言而言，单词可以是关键字（如if、for）、标识符（如变量名）、常量（如整数、字符）等。
2.2 语法分析语法分析阶段根据程序的上下文无关文法规则，将单词序列转换为抽象语法树（Abstract Syntax Tree，AST），以便进一步进行语义分析和中间代码生成。
常用的方法有自顶向下的递归下降分析和自底向上的LR(1)分析。
2.3 语义分析语义分析阶段主要检查源程序是否符合给定的语义规则，并对其进行语义翻译。
例如，检查变量是否被声明、函数调用是否正确等。
语义分析通常会生成符号表，用于记录程序中的变量、函数等信息。
2.4 中间代码生成中间代码是一种介于源代码和目标代码之间的抽象表示形式，通常使用三地址码或四元式表示。
中间代码生成阶段将抽象语法树转换为中间代码，以便进行后续的优化和目标代码生成。
2.5 代码优化代码优化阶段对中间代码进行优化，以提高程序的执行效率和资源利用率。
常见的优化技术包括常量传播、公共子表达式消除、循环展开等。
2.6 目标代码生成目标代码生成阶段将优化后的中间代码转换为特定机器上可执行的目标代码。
目标代码可以是汇编语言或机器语言，并且通常需要考虑底层硬件架构的特性和限制。
3. 哈工大编译原理相关的基本原理哈尔滨工业大学（Harbin Institute of Technology）在编译原理领域做出了很多重要贡献，以下列举了几个与哈工大相关的基本原理：3.1 LL(1)文法LL(1)文法是一种上下文无关文法，其中L表示从左到右扫描输入，第一个L表示从左侧推导，1表示每个非终结符的每个输入串只有一个产生式可以应用。
编译原理课程第7讲
循环优化
循环展开
将循环的次数减少，将循环体内部的 代码移出循环。
循环不变量代码外提
将循环不变量代码移出循环，避免重 复计算。
循环展开和合并
将多个循环合并为一个循环，减少循 环次数。
尾递归优化
将尾递归转换为循环，提高循环的效 率。
06
目标代码生成
目标代码生成概述
01
02
03
目标代码生成是编译过 程的核心环节，其任务 是将中间代码转换成特 定机器上的可执行代码
中间代码的作用
中间代码主要用于优化和 转换，以改善生成的目标 代码的性能和质量。
中间代码的形式
常见的中间代码形式包括 三地址代码、抽象语法树 （Abstract Syntax Tree, AST）等。
三地址代码的生成
三地址代码定义
三地址代码是一种中间代码形式， 由一系列的三元式（操作符、操 作数1、操作数2）组成，表示源 程序中的运算和数据传输。
课程目标
本课程旨在帮助学生掌握编译原理的基本概念、原理和方法 ，理解编译器的构造过程，培养学生的编程思维和解决问题 的能力。
编译器的概念与作用
编译器的概念
编译器是一种将源代码转换成目标代码的软件。源代码通常是高级语 言编写的，而目标代码则是机器可以直接执行的低级语言。
代码优化
编译器可以对源代码进行优化，以提高生成的目标代码的运行效率。
循环不变量计算
将循环中的某些计算移出循环，减少循环 内部的计算量。
循环展开与循环不变量计算的结 合
同时进行循环展开和循环不变量计算，进 一步提高目标代码的执行效率。
05
代码优化
代码优化概述
01
代码优化是编译器的一个重要环节，旨在提高生成代码的执行 效率。
编译原理 - 陈火旺版 - 第七章
3
后缀式
后缀式（逆波兰式）
表达式E的后缀形式E’的写法：
• 若E是变量或常量，则E’ = E • 若E=E1 op E2,则E’ =E1’ E2’ op • 若E=(E1)，则E’ = E1 表达式变为后缀形式的语义规则
E→E1 op E2 E→(E1) E→i {E.CODE := E1.CODE||E2.CODE||op } {E.CODE := E1.CODE} {E.CODE := i}
推广到表达式外的范围
• 例如 a:=b*c+b*d 后缀形式：abc*bd*+:=
5
图
抽象语法树
内部结点表示运算符，后代表示运算对象
无循环有向图（DAG）
与抽象语法树
• 相同之处：内部结点表示运算符，后代表示运算对象 • 不同之处：考虑到公共子表达式（不只一个父结点），更加紧 凑高效
四元组表示 (1) （－，C, D , T1) (2) (*, B, T1, T2) (3) (+, A, T2 , T3) (4) (↑, F, G , T4) (5) ( /, E, T4, T5) (6) (-, T3, T5 , T6)
13
说明语句的翻译
说明语句
定义局部于该过程的数据对象（以标识符标识） 为数据对象分配空间，在符号表中登记数据对象的名 字，类型，分配的存储地址 有过程嵌套的，表示出嵌套关系
编译方法
中国人民大学信息学院 陈文萍
1
第7章 语义分析和中间代码生成
中间语言 一些语法成分的翻译
说明语句 赋值语句 布尔表达式 控制语句 过程调用
类型检查
2
语义分析概述
哈工大编译原理习题及答案
1.1何谓源程序、目标程序、翻译程序、编译程序和解释程序?它们之间可能有何种关系?1.2一个典型的编译系统通常由哪些部分组成?各部分的主要功能是什么?1.3选择一种你所熟悉的程序设计语言，试列出此语言中的全部关键字，并通过上机使用该语言以判明这些关键字是否为保留字。
1.4选取一种你所熟悉的语言，试对它进行分析，以找出此语言中的括号、关键字END以及逗号有多少种不同的用途。
1.5试用你常用的一种高级语言编写一短小的程序，上机进行编译和运行，记录下操作步骤和输出信息，如果可能，请卸出中间代码和目标代码。
第一章习题解答1.解：源程序是指以某种程序设计语言所编写的程序。
目标程序是指编译程序（或解释程序）将源程序处理加工而得的另一种语言（目标语言）的程序。
翻译程序是将某种语言翻译成另一种语言的程序的统称。
编译程序与解释程序均为翻译程序，但二者工作方法不同。
解释程序的特点是并不先将高级语言程序全部翻译成机器代码，而是每读入一条高级语言程序语句，就用解释程序将其翻译成一段机器指令并执行之，然后再读入下一条语句继续进行解释、执行，如此反复。
即边解释边执行，翻译所得的指令序列并不保存。
编译程序的特点是先将高级语言程序翻译成机器语言程序，将其保存到指定的空间中，在用户需要时再执行之。
即先翻译、后执行。
2.解：一般说来，编译程序主要由词法分析程序、语法分析程序、语义分析程序、中间代码生成程序、代码优化程序、目标代码生成程序、信息表管理程序、错误检查处理程序组成。
3.解：C语言的关键字有：auto break case char const continue default do double else enum externfloat for goto if int long register return short signed sizeof static struct switch typedef union unsigned void volatile while。
哈工大编译原理
……
……
汇编程序 机器语言程序 反汇编程序 汇编语言程序
编译程序 高级语言程序 反编译程序
2011-9-25
图1.5 主要翻译程序汇总
12
1.3 编译程序总体结构
法分析器 表 语法分析器 格 管 理 语 分析 器 器
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出 错 处 理
语法
器
1、词法分析 、
例：
sum=(10+20)*(num+square);
1.1 程序设计语言
控制系统的工作——以功能封装为特征 以功能封装为特征 控制系统的工作 1011 1000 0000 0000 0100 1100 上的shell (B8004C) 如UNIX上的 上的
1100 1101 0010 0001 (CD21)
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3
程序设计语言的分类
强制式（命令式）语言 强制式（命令式）语言(Imperative Language)
构造分析树 指出语法错误 指导翻译
输入： 输入：token序列 序列 输出： 输出：语法成分
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2、语法分析 、
sum=(10+20)*(num+square);
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3、语义分析 、
语义分析(semantic analysis)一般和语法 语义分析 一般和语法 分析同时进行，称为语法制导翻译 分析同时进行，称为语法制导翻译 (syntax-directed translation) 功能： 功能：分析由语法分析器识别出来的语 法成分的语义
+③*+①a b+②@c d/ef
逆波兰表示(Reverse Polish / Suffix / Postfix 逆波兰表示 notation) ——也就是后缀表示 也就是后缀表示
《哈工大编译原理》课件
词法分析过程
输入
源程序的字符流。
01
输出
源程序的标记流。
02
1. 初始化
设置初始状态和缓冲区。
03
2. 循环
04 从缓冲区中取出一个字符，根
据当前状态和该字符确定下一 个状态和标记。
3. 输出
05 输出当前标记，并更新状态和
缓冲区。
4. 结束条件
06 当缓冲区为空且所有字符都被
处理时，结束词法分析。
三地址代码的生成
三地址代码定义
三地址代码是一种中间代码形式，由一系列的三元式组成，每个三 元式包含三个操作数和两个操作符。
三地址代码的特点
三地址代码具有简单、直观和易于优化的特点，能够清晰地表示程 序中的控制流程和数据流。
三地址代码的生成算法
常见的三地址代码生成算法包括递归下降分析法和语法制导翻译法 。
示中间代码，以便进行有效的优化和转换。
代码生成器的构造
代码生成器通常由指令选择、控制流优化、循环优化等 模块组成。
控制流优化模块负责对控制流进行分析和优化，如消除 冗余计算、消除无用代码等。
指令选择模块负责从中间代码中选择合适的机器指令， 并进行指令调度和并行化。
循环优化模块负责对循环结构进行优化，如循环展开、 循环合并等。
编译原理的应用非常广泛，如编译器设计、程序分析、软件工程等。
编译过程的基本概念
源程序
用高级语言编写的程序，也称为源代码。
目标程序
编译后的程序，也称为目标代码或机器代码。
编译程序
将源程序翻译成目标程序的软件。
编译过程
将源程序通过词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、优化 、目标代码生成等阶段，最终生成目标程序的过程。
编译原理精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版1什么事编译程序？：什么是解解释程序？它们的区别？编译程序就是指这样的一种程序，通过它能够将用高级语言编写的源程序转换成与之在逻辑上等价的低级语言形式的目标程序。
解释程序也是一种翻译程序，它将原程序作为输入，一条语句一条语句地读入并解释执行。
区别：编译程序将源程序翻译成目标程序后在执行该目标程序：解释程序则逐条读出源程序中的语句并解释执行。
2什么是扫描器？：扫描器就是词法分析器，他接受输入的源程序，队源程序进行词法分析并识别出一个个单词符号，其输出结果是单词符号，供语法分析器使用。
通常把此法分析器作为一个子程序，每当词法分析器需要一个单词符号时就调用这个子程序。
每次调用时，词法分析器就从输入串中识别出一个单词符号交给语法分析器。
3．正规表达是到上下无关文法的转换方法是什么？：正规表达式所描述的语言结构均可以用上下文无关文法描述，反之则不一定。
方法如下：1.构造正规表达式的NFA；2.若0为初始状态，则A为开始符号；3.如果存在映射关系f(i,a)=J,则定义产生式Ai→aAj 4. 如果存在映射关系f(i,ξ)=J,则定义产生式Ai→Aj。
5.若1为终态，,则定义产生式Ai→ξ。
4．什么是语法树？：对文法G[s]:(Vt,Vn,S, )满足下列条件的树称为G[s]的语法树。
（1）每个结点用G[s]的一个终结符或非终结符标记。
（2）根据点用文法开始符S标记。
(3）内部结点一定是非终结符，如果某内部结点A有n个分支，它的所有子结点从左至右依次标记为X1，X2，X3……. Xn,则A→X1，X2，X3……. Xn一定是文法G[s]的一条产生式。
（4)如果某节点标记为ξ，则它必为叶结点是父结点的唯一子结点。
5．自下而上分析原理是什么？：自下而上是就是自左至右扫描输入串，自下而上进行分析：通过反复查找当前句型的句柄（最左直接短语），并使用产生式规则将找到的句柄归约为相应的非终结符。
北方工业大学编译原理第7章习题
7.8 请给出
if A and B and C > D then
if A <B then F:=1
else F:=0
else G:=G+1; 的四元式序列，翻译过程中，采用then 与else 的最近匹配原则。
解：100 ( jnz , A , _ , 102 ) /* A and B and C>D */ 101 ( j , _ , _ , 112 ) 102 ( jnz , B , _ , 104) 103 ( j , _ , _ , 112 ) 104 ( j> , C , D , 106 ) 105 ( j , _ , _ , 112 ) 106 ( j< , A , B , 108 ) /* A < B */ 107 ( j , _ , _ , 110 ) 108 ( := , 1 , _ , F ) /* F:=1 */ 109 ( j , _ , _ ，0) 110 ( := , 0 , _ , F ) /* F:=0 */ 111 ( j , _ , _ , 109) 112 (+ , G , 1 , T1 ) 113 ( := , T1 , _ , G )
TToo EE11.ftarluse
E2.code
TToo EE.truuee To E.false
103 (j,_,_,0) /*为假*/
104 105 106
(jnz,C,_,103) (j,_,_,106) (jnz,D,_,104)
/*为假*/ /*假链链首*/
(1) E→E1 or M E2 { backpatch(E1.falselist,
编译原理第7章答案
第七章LR分析法1．已知文法A→aAd|aAb|ε判断该文法是否是SLR(1)文法，若是构造相应分析表，并对输入串ab#给出分析过程。
解：增加一个非终结符S/后，产生原文法的增广文法有：S/→AA→aAd|aAb|ε下面构造它的LR(0)项目集规范族为：02对于I0来说有FOLLOW(A)∩{a}={b,d,#}∩{a}=Φ所以在I0状态下面临输入符号为a时移进，为b,d,#时归约，为其他时报错。
对于I2来说有也有与I0完全相同的结论。
这就是说，以上的移进-归约冲突是可以解决的，因此该文法是SLR(1)文法。
其他SLR(1)分析表为：下面构造它的SLR(1)项目集规范族为：15S→a|^|(T)T→T,S|S(1)构造它的LR(0),LALR(1),LR(1)分析表。
(2)给出对输入符号串(a#和(a,a#的分析过程。
(3)说明(1)中三种分析表发现错误的时刻和输入串的出错位置有何区别。
解：(1)加入非终结符S/，方法的增广文法为：S/→SS→aS→^S→(T)T→T,ST→S下面构造它的LR(0)项目集规范族为：表7.15.1 文法的LR(0)分析表17．若包含条件语句的语句文法可缩写为：S→iSeS|iS|S;S|a其中：i代表if,e代表else,a代表某一语句。
若规定：(1)else与其左边最近的if结合(2);服从左结合试给出文法中i,e,; 的优先关系，然后构造出无二义性的LR分析表，并对输入串iiaea#给出分析过程。
解：加入S/→S产生式构造出增广文法如下：[0] S/→S[1] S→iSeS[2] S→iS[3] S→S;S[4] S→a由习惯可知，定义文法中i,e,;,a4个算符的优先关系为：a>e>i>;。
并且i与;的结合方向均为自左至右。
由上述状态项目集可见：a.状态I1存在移进-归约冲突，由于FOLLOW(S/)∩{;}={#}∩{;}=Φ,所以面临#号时应acc，面临;号时应移进。
编译原理-第七章解析资料
中间代码 中间 中间代码 生成器 代码 优化器
静态语义检查和中间代码生成器的位置
2018/10/26
TJNU-COCIE-WJW
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第七章 语义分析和中间代码产生
中间语言 7.2 说明语句 7.3 赋值语句的翻译 7.4 分情况语句 7.5 回填技术 7.6 类型检查
7.1
2018/10/26 TJNU-COCIE-WJW 6
TJNU-COCIE-WJW 28
2018/10/26
例子：语句a:=b*-c+b*-c 的三元式表示
op arg1 arg2
(0) (1) (2) (3) (4) (5)
uminus * uminus * + Assign
c b c b
(1)
(0) (2) (3) (4)
a
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例：x
+ y * z翻译成 t1 := y * z t2 := x + t1
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1.一般形式（续）
三地址代码是AST或DAG的线性化表示
DAG图对应的三地址代码可能比相应的AST
对应的三地址代码要优化，因为可以复用中 间结果
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注意： 有些三地址语句要多个三元式表示 例子： x[i] := y op arg1 arg2 (0) [ ]= x i (1) := (0) y
y := x[i] op arg1 (0) =[ ] x (1) := y arg2 i (0)
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TJNU-COCIE-WJW
编译原理智慧树知到课后章节答案2023年下哈尔滨工程大学
编译原理智慧树知到课后章节答案2023年下哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学第一章测试1.编译器(Compiler)能捕捉的错误都是静态错误(Static errors)。
A:错 B:对答案:对2.编译器只能识别动态(Dynamic)语义，但不能识别静态(Static)语义。
A:错 B:对答案:错3.对源程序进行编译正确处理顺序为（）A:语义分析，语法分析、词法分析，代码生成 B:语法分析、词法分析、语义分析、代码生成 C:其他选项都不对 D:词法分析、语法分析、语义分析、代码生成答案:词法分析、语法分析、语义分析、代码生成4.编译器的各个阶段的产物分别是（）、中间代码和目标代码。
A:记号序列、注释树、分析树 B:语法树、分析树、注释树 C:其他选项都错 D:记号序列、语法树、注释树答案:记号序列、语法树、注释树5.（）执行翻译代码的功能，且立即执行源程序，而不产生中间代码。
A:编译器 B:汇编程序 C:解释程序D:连接程序答案:解释程序6.将编译程序分成若干个“遍”是为了____。
A:提高程序的执行效率 B:利用有限的机器内存但降低了机器的执行效率 C:使程序的结构更加清晰D:利用有限的机器内存并提高机器的执行效率答案:利用有限的机器内存并提高机器的执行效率7.词法分析器用于识别_____。
A:语句B:单词C:标识符 D:字符串答案:单词8.在编译器的功能模块中，扫描器的功能是（）。
A:代码优化 B:语义分析 C:语法分析D:词法分析答案:词法分析9.编译器进行的是（）A:静态语义分析B:静态和动态语义分析 C:其他选项都不对 D:动态语义分析答案:静态语义分析10.编译器中词法分析的输入和输出分别是（）A:字符串、记号串B:语法树、注释树 C:记号串、注释树 D:记号串、语法树答案:字符串、记号串第二章测试1.确定的自动机以及不确定的自动机都能正确地识别正规集。
A:错 B:对答案:对2.正则文法、 DFA和正则表达式均可以用于描述高级程序设计语言的词法。
哈工大编译原理
哈工大编译原理一、概述编译原理是计算机科学中的一个重要分支，它研究如何将高级语言编写的程序转化为计算机能够执行的机器语言代码。
哈尔滨工业大学编译原理课程是计算机科学与技术专业的必修课程之一，主要涵盖了编译原理的基本概念、语法分析、语义分析、中间代码生成、目标代码生成等内容。
二、基本概念1. 编译器和解释器编译器和解释器都是将高级语言翻译成低级语言的工具，但两者有着不同的工作方式。
编译器将整个源程序一次性翻译成目标程序，然后再运行目标程序；而解释器则逐行地读入源程序，并立即执行相应的操作。
因此，编译器通常会比解释器运行更快，但需要预先编译整个程序；而解释器则可以直接在运行时进行调试。
2. 语言处理系统语言处理系统包括了编写高级语言程序所需的各种软件工具。
其中包括了编辑器（用于编辑源代码）、汇编器（用于将汇编代码转换为机器码）、链接器（用于将多个目标文件组合成一个可执行文件）等。
3. 词法分析词法分析是编译器中的第一步，它将源程序中的字符序列转换为有意义的单词序列。
在这个过程中，编译器会忽略空格、制表符和换行符等无关字符，并将单词分类为不同的记号（token）类型。
4. 语法分析语法分析是编译器中的第二步，它将词法分析得到的记号序列转换为语法树。
在这个过程中，编译器会根据语言规则进行语法检查，并将语句按照优先级和结合性进行组合。
5. 语义分析语义分析是编译器中的第三步，它对语法树进行处理并生成相应的中间代码。
在这个过程中，编译器会检查变量和常量是否被正确地声明和使用，并进行类型检查、作用域检查等操作。
6. 中间代码生成中间代码生成是编译器中的第四步，它将源程序转换为一种类似于汇编代码的低级表示形式。
在这个过程中，编译器会将高级语言转换为一种通用、可移植且易于优化的形式。
7. 目标代码生成目标代码生成是编译器中的最后一步，它将中间代码转换为机器码或汇编代码。
在这个过程中，编译器会根据目标机器的特定要求进行优化，并生成相应的可执行文件。
计算理论(哈工大 第七章)
<(r+1)n-1 ≥(r+1)n-1
Yes No
P 我们证明了HC ≤T r-Approx-TSP.
定理3. 当代价函数C满足三角不等式时, 1.5-Approx-TSP是多项式时间可解的. 证明. 给出一个多项式时间算法. 《计算机复杂性导论》pp. 298-299.
ห้องสมุดไป่ตู้
Outline
7.1 7.2 7.3 7.4 难解问题近似解 PCP和不可近似性 优化问题的归约 难近似的优化问题
7.1 7.2 7.3 7.4
难解问题近似解 PCP和不可近似性 优化问题的归约 难近似的优化问题
优化问题及其近形形式
优化问题的结构
对于每个输入x，具有多个可能解； 每个解具有一个代价C； 优化问题寻找代价最大或最小的解.
f(x)
f(x)
A
A(f(x))
sat/m ≥ρ
y n
yes no
于是, L∈P, NP⊆P, NP=P.
最大团问题
最大团问题Clique 输入：图G=(V, E). 输出：G的最大团Q. r-Approx-Clique 输入: r>1, 图G=(V, E). 输出: G的团Q满足|Q*|/|Q|≤r, Q*是G的最大团. 定理8. ∀r>1, r-Approx-Clique有NP-难度. 新结果：对于ε>0, 不存在最大团问题的多项式时间 近似算法其近似比为n1- ε .
定理7. ∃r>1, r-Approx-MAX-3SAT有NP-难度. 证明.
设r-Approx-MAX-3SAT有多项式时间算法A. 往证对于∀L∈NP, 存在多项式时间DTM接受L, 即L∈P, L的字母表是Σ. 令ρ<1和f是定理5中参数和函数. 令r=1/ρ. 对于x∈Σ*, 令m是f(x)中合取式个数，sat是A(f(x))使f(x)中为1的 合取式数，sat*=val(f(x))⋅m是f(x)中最大可满足合取式数. 若sat/m ≥ρ, val(f(x))=sat*/m ≥sat/m≥ρ, 由推论1, x∈L. 若sat/m <ρ, 由sat≥sat*/r, sat*ρ≤sat, sat*ρ /m≤sat/m<ρ, sat*/m<1, val(f(x))=sat*/m <1,由定理5, x∉L. 由A可以构造判定L的多项式时间DTM： x
编译原理chapter7
举例：Tiger表达式 a>b | c<d
可以将它转换为：
MEN
BINOP(PLUS, e1, e2) 简写为 +(e1, e2)
• 对于在当前过程中声明的存放在栈帧中的简单变量v，
MEN + TEMP fp CONST k
BINOP
PLUS TEMP fp CONST k
MEM (BINOP (PLUS, TEMP fp, CONST k))
Translation to Intermediate Code
计算机科学与技术学院 刘 慧
• Translate：转换为某人的母语或另一种语言。 • 编译器的语义分析阶段必须将抽象语法转换成抽象 机器代码(abstract machine code)。它可以在类 型检查之后或在类型检查的同时做这项工作。 • 直接将抽象语法转换成真实 的机器代码，尽管可以实现 但不利于可移植性和模块化
• MEM(e)：开始于存储地址e的wordSize个字节的内容。
–当MEM作为MOVE操作的左子式时，它表示对存储地址e 的 “存储”； –在其他位置用：以参数表l 调用函数f ，子表达式f 的计算先于参数的计算，参数的计算则从左到右。 • ESEQ(s,e)：先计算语句s 以形成其副作用，然后计算e 作为此表达式的结果。
typedef struct patchList_ *patchList; struct patchList_ {Temp_label *head; patchList tail;}; static patchList PatchList (Temp_label *head, patchList tail);
编译原理第七章 习题参考答案
第1 题已知文法A→aAd|aAb|ε判断该文法是否是SLR(1)文法，若是构造相应分析表，并对输入串ab#给出分析过程。
答案：文法：A→aAd|aAb|ε拓广文法为G′，增加产生式S′→A若产生式排序为：0 S' →A1 A →aAd2 A →aAb3 A →ε由产生式知：First (S' ) = {ε,a}First (A ) = {ε,a}Follow(S' ) = {#}Follow(A ) = {d,b,#}G′的LR(0)项目集族及识别活前缀的DFA 如下图所示在I0 中：A →.aAd 和A →.aAb 为移进项目，A →.为归约项目，存在移进-归约冲突，因此所给文法不是LR(0)文法。
在I0、I2 中：Follow(A) ∩{a}= {d，b，#} ∩{a}=所以在I0、I2 中的移进-归约冲突可以由Follow 集解决，所以G 是SLR(1)文法。
构造的SLR(1)分析表如下：对输入串ab#的分析过程:第2 题若有定义二进制数的文法如下：S→L·L|LL→LB|BB→0|1(1) 试为该文法构造LR 分析表，并说明属哪类LR 分析表。
(2) 给出输入串101.110 的分析过程。
答案：文法：S→L.L|LL→LB|BB→0|1拓广文法为G′，增加产生式S′→S若产生式排序为：0 S' →S1 S →L.L2 S →L3 L →LB4 L →B5 B →06 B →1由产生式知：First (S' ) = {0,1}First (S ) = {0,1}First (L ) = {0,1}First (B ) = {0,1}Follow(S' ) = {#}Follow(S ) = {#}Follow(L ) = {.,0,1,#}Follow(B ) = {.,0,1,#}G′的LR(0)项目集族及识别活前缀的DFA 如下图所示：在I2 中：B →.0 和 B →.1 为移进项目，S →L.为归约项目，存在移进-归约冲突，因此所给文法不是LR(0)文法。
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t3 t2 t1 f e
a
j i y x 2 返回地址 老SP
35
中间代码
* i j t1 * (sp ,5) (sp ,9) (sp ,62)
+ e t1 t2 + (sp ,53) (sp ,62) (sp ,63)
itor t2 – t3 itor (sp ,63) –
(sp ,64)
:= t3 – f := (sp ,64) –
(sp ,28)
确定活动记录中局部数据的地址：假设 sp标记一个活动记录的开始的位置， dx表 示x的地址相对于sp的偏移量。那么， x在 过程的目标代码中的地址可写成
dx（sp）
6
7.1 有关源程序中的一些问题 目的： 构造运行程序的策略和方法
1.1 过程 1.2 活动树 1.3 控制栈 1.4 说明的作用域 1.5 名字的绑定 1.6 参数传递 1.7 构造运行程序和源程序有关的
9
一个过程p的一次活动的生存期:
在该过程体第一步到最后一步之间 的语句的执行时间。
其中包括执行过程p所调用的过程的 执行时间，以及这些过程所调用的过程 的执行时间，如此等等。
main
P
p
10
控制流的特点： 1、 每当控制流从过程p的活动进入到过程 q的活动中后，它将返回到过程p的同一次 活动中。
一些问题 7
1.1 过程 源程序由一组过程组成，不同的程序设计 语言，由过程构成源程序的方法不同。
构成源程序的两个过程行文，要么是嵌套 的，要么是平行的。
8
1.2 活动树 程序执行期间的控制流：
1．程序执行的控制是顺序的； 2．过程的每一次执行都是从过程体 的开头开始，并最终把控制返回到紧接 着该过程被调用点的后面。
p(1,3)
q(2,3)
q(1,0)
18
控制栈中的活动都是活跃的，当前控制 进入的活动在栈顶； 从栈顶活动到栈底 活动的活动序列是从活动树上当前结点通 向根的路径上的节点
结点序列： s,q（1，9），q（l，3），q（2，3）
从栈底活动到栈顶活动的活动序列表示了 活动的生存期的嵌套关系。
19
结论：扩充控制栈可用来实现如Pascal语言 的栈式存储分配，进入一个活动，在栈顶 建立这个活动所使用的存储空间；这个活 动结束，从栈顶弹出其使用的存储空间。
上面的问题对运行时的存贮分配有很大 的影响，我们将在后面章节里，对以上问题 进行讨论并介绍与之相应的存贮分配策略
28
7.2 存储组织
2.1 运行时刻内存的划分 运行时刻的存储空间必须划分成块，
用来存放: 1. 生成的目标代码; 2. 数据目标; 3. 用于保存过程活动踪迹的一个控制
栈。
29
存储空间划分的各部分：
t3 t2 t1 f e
a
j i y x 2 返回地址 老SP
5
中间代码
* i j t1 * (sp ,20) (sp ,21) (sp ,29)
+ e t1 t2 + (sp ,27) (sp ,29) (sp ,30)
itor t2 – t3 itor (sp ,30) –
(sp ,31)
:= t3 – f := (sp ,31) –
24
静态概念 过程定义 名字说明 说明的作用域
动态对应 过程活动 名字的绑定 活动的生存期
25
1.6 参数传递
实在参数和形式参数结合的方法： 传值调用（call-by-value） 引用调用（call-by-reference） 复制恢复（copy-restore） 传名调用（call-by-name）
................ leave quicksort（1，3) enter quicksort（5，9）
................ leave quicksort（5，9） leave quicksort（1，9） 执行结束
这是递归调用
13
递归：一个过程是递归的，如果同一过程 的一次新的活动可以在前面活动结束以前 开始。
34
名字 x y i j a e f
符号表
形 类型 偏移量 形 real 3 形 real 4
int 5 int 9 array 13 real 53 real 61
活动记录布局=>
(sp,64) (sp,63) (sp,62) (sp,61) (sp,53)
(sp,13) (sp,9) (sp,5) (sp,4) (sp,3) (sp,2) (sp,1) (sp,0)
p(1,9)
p(1,3)
假设 I=2
s
q(1,9) q(1,3) q(1,0) p(2,3)
一棵活动树
假设
I=6 假设
I=4
q(5,9) 假设
I=8
假设
I=1 p(5,9)假设q(5,5) q(7,9)
q(2,3)
I=1
p(7,9) q(7,7) q(9,9)
q(2,1) q(3,3)
假设 I=8 15
可以说，函数environment把一个名字映 射为一个l-value（左-值）, 而函数state把 一个l-value（左-值）映射为一个r-value （右-值）。 如下图所示。
23
environment
state
名字
存储单元
值
l-value
r-value
存储分配
程序运行
图：从名字到值的两个阶段映射
局部数据域是编译时刻在编译过程中
分配的。例如：
PROCEDURE sub(x,y:real); VAR i ,j:integer; a:ARRAY[1..5] OF real; e, f : real; BEGIN
f :=e+i*j;
END;
名字所需的存 贮空间的数量 是由它的类型 确定的
多字节对象存 放于连续的字 节中，以第一 个字节的地址 作为该对象的 地址
(sp ,61)
确定活动记录中局部数据的地址：假设 sp标记一个活动记录的开始的位置， dx表 示x的地址相对于sp的偏移量。那么， x在 过程的目标代码中的地址可写成
dx（sp）
36
编译结束，知道每个过程的活动记录的长 度，将其填写到相应的过程表中， 运行时，调用哪个过程，就在运行栈顶， 推进那个过程的活动记录（栈箭头加上活 动记录长度）。
20
1.4 说明的作用域
1 .说明把名字与名字的属性信息绑定在一 起。Int a[10];
2 . 说明的作用域是一个说明起作用的范 围 （源程序行文）。 如：局部变量、全 局变量
一个名字在源程序行文中可能有几处说 明，语言的作用域规则规定了：
在语句序列中引用的一个名字是在 何处说明的名字。
21
3 . 编译时,处理说明语句时,把名字及其属 性信息填写进符号表(add(id.entry,id.vul));
对于pascal语言来说，运行过程中， 当调用一个过程时，在栈顶构筑它的活动 记录；当这个过程的活动执行完后，把它 从栈顶弹出。
31
源语言不同，实现方法不同，组成活动记 录的域不同。常见语言的活动记录如后图 所示。
32
top
临时变量
局 内情向量
部 数
局部变量
据 形式单元
保存机器状态
连 访问链
接 控制链
2、 如果a和b是两个过程活动，那么它们 的生存期要么是并列的,要么是嵌套的。
这种活动生存期的嵌套性质可以通过 在每一个过程中插入两个打印语句来加以 跟踪。
11
program sort（input，output）；
var a ： array［0..10] of integer；
procedure readarray；
第七章 运行时刻环境
1
序 7.1 源语言中的一些问题 7.2 存储组织 7.3 运行时刻存储分配策略 7.4 非局部名字的访问 7.5 符号表
2
源 程
计算环境
序 计算
序 映射
运行时的环境 目标代码
源程序中的名字（常量，变量）目标机 存储空间。它受命于源程序的执行语义。
源程序由一组过程按某种规则组成。
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例2 栈和活动树的变化
栈 s Sr S q(1.9) S q(1.9) p(1,9) S q(1.9) q(1,3) S q(1.9) q(1,3) p(1,3) S q(1.9) q(1,3) q(1,0) S q(1.9) q(1,3) q(2,3)
s r q(1,9)
p(1,9) q(1,3)
目标代码 静态数据
栈
堆
1. 编译后知道目标 代码的大小。 2. Pascal, c , Fortran
3. 栈:Pascal,c 4. 堆: Pascal,c
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2.2 活动记录 把过程的一个活动所需要的信息组织
成一块连续的存储单元，称为活动记录。
一个活动所需要的信息的每个数据项 有相同的生存期，因此，组织成一个活动 记录是很自然的。
1.7 提出的问题
编译程序组织存储分配所采用策略 和方法主要取决于对源程序中下面的问 题的回答。 1．过程可以是递归的吗？ 2．当控制从过程的一次活动返回时，局 部名的值将发生什么 变化? 3．一个过程可以访问非局部名吗？
4．当调用过程时参数是怎样传递的？
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5．过程可以作为参数被传递吗？ 6．过程可以作为结果被返回吗？ 7. 可以在程序控制下进行动态存储分配 吗？ 8. 显式的存储重新分配（指撤除分配后 的分配）是必须的吗？
数 据
实在参数
返回值
sp
控制链:指向主调过程 的活动记录的首地址。
访问链：指向本活动要 访问的非局部数据所在 的活动记录.