编译原理第一章

解释执行
① 不生成目标代码 ② 能支持交互环境（同增量式编译系统） 优点：交互方便，节省空间。 缺点：效率低。因对源程序的循环语句部分 要反复解释执行。 共同点：都需进行词法、语法、语义分析。 可比喻为： －编译是笔译（产生目标程序） －解释是口译（不产生目标程序） 很多语言如BASIC,LISP和PROLOG等等 最初都是解释执行的，后来也都有了编译系统 。号称最具生命力的JAVA环境同时需要解释 和编译系统的支持
特定机器上的绝对指令代码或可重定位的指令 代码或汇编指令代码。这是编译的最后阶段， 它的工作与硬件系统结构和指令含义有关，这 个阶段的工作很复杂，涉及到硬件系统功能部 件的运用、机器指令的选择、各种数据类型变 量的存储空间分配以及寄存器和后缓寄存器的 调度等。
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上述编译过程的六个阶段的任务，再加上用表格
语法分析是编译过程的一个逻辑阶段。
语法分析的任务是在词法分析的基础上将单词序
列组合成各类语法短语，如“程序”，“语句”， “表达式”等等。语法分析程序判断源程序在结 构上是否正确。
源程序的结构由上下文无关文法描述。语法分析
程序可以用YACC等工具自动生成。
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语法分析器的两个重要作用： ①根据词法分析器提供的记号流，为语法正 确的输入构造分析树（或语法树）。 ②检查输入中的语法（可能包括词法）错误， 并调用出错处理器进行适当处理。 下图是语法分析器在编译器模型中的位置：
式生成代码的，这种语言的编译程序至少分成两遍才容易
生成代码。另外机器的情况，即编译程序工作的环境也影 响编译程序的遍数的划分。一个多遍的编译程序可以较之
一遍的编译程序少占内存，遍数多一点，整个编译程序的
逻辑结构可能清晰些，但遍数多即意味着增加读写中间文 件的次数，势必消耗较多时间，显然会比一遍的编译要慢。
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在实际的编译系统的设计中，编译的几个阶段的工作究竟
应该怎样组合，即编译程序究竟分成几遍，参考的因素主 要是源语言和机器（目标机）的特征。
比如源语言的结构直接影响编译的遍的划分； 像PL/1或
ALGOL68那样的语言，允许名字的说明出现在名字的使 用之后，那么在看到名字之前是不便为包含该名字的表达
高级语言书 写 的 程 序 （源程序） 编译程序 低级语言程序 （目标程序）
编译程序的重要性体现在它使得多数计算 机用户不必考虑与机器有关的烦琐细节，
使程序员和程序设计专家独立于机器。这
对于当今机器的数量和种类持续不断地增 长的年代尤为重要。
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1.2编译过程和编译程序的结构
编译程序完成从源程序到目标程序的翻译工作，
语法分析的依据：语言的语法规则。
每种程序设计语言都有描述程序语法结构的规
则。例如，Pascal程序由程序块（又叫分程序） 构成，程序块由语句组成，语句由表达式组成， 表达式由记号组成等等。这些规则可以用上下 文无关文法或BNF范式（Backus-Naur Form） 描述。
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具有集体含义。如：标识符、保留字（关键字
或基本字）、算符、界符等。
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例. 某源程序片断如下： begin var sum , first , count : real ; sum := first + count * 10 end. 词法分析阶段将他们组成如 右图的单词序列.（注意:程 序代码中的空格在编译时 被过滤.） 如果使用id1,id2,id3分别表示 sum ，first ，count经过分 析后：sum := first + count * 10则表示为 id1:=id2+id3*10
本课程的考核：
平时作业:20% 平时考勤:10% 实验考核:20% 期末考试(闭卷):50%
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第一章
引论
1.1 什么是编译程序？ 从功能上看，一个编译程序就是一个语言翻译程序, 它把一种语言(称作源语言)书写的程序翻译成另一种 语言(称作目标语言)的等价的程序。 比如汇编程序是一个翻译程序，它把汇编语言程序翻 译成机器语言。如果把编译程序看成是一个“黑盒 子”，它执行的转化工作如下图：
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又比如某些语言规定运算对象可以被强制,那么当二目运算
施于一整型和一实型对象时,编译程序将整型转化为实型而 不认为是源程序的错误，假如语句sum := first + count * 10中* 的两个运算对象： count是实型，10是整型，则在 语义分析阶段进行类型审查之后，在语法分析得到的分析 树上增加一语义处理结点，表示整型转化实型的一目运算 符inttoreal,其树如下：
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5.代码优化
代码优化阶段的任务是对前阶段产生的中
间代码进行变换或进行改造，目的是使生 成的目标代码更为高效，即省时间和省空 间，或两者都有。
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依据优化所涉及的程序范围，又可分为局部优化、 循环优化和全局优化三个不同的级别。
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6.目标代码生成
目标代码生成阶段的任务是把中间代码变换成
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3.语义分析
语义分析阶段的任务是审查源程序有无语义错误，为
代码生成阶段收集类型信息。比如，语义分析的一个 工作是进行类型审查。源程序中有些语法成分，按照 语法规则去判断，它是正确的，但它不符合语义规则。 比如使用了没有声明的变量；或者给一个过程名赋值； 或者调用函数时参数类型不合适或者参加运算的两个 变量类型不匹配等等。比如下边的程序片段： int arr[2],c; c = arr1 * 10 ; 其中的赋值语句是符合语法规则的，但是因为没有声 明变量arr1，而存在语义错。
(2) 语法树（syntax tree） 如果分析程序确实生成了语法树，它的构造通常
为基于指针的标准结构，在进行分析时动态分配 该结构，则整棵树可作为一个指向根节点的单个 变量保存。结构中的每一个节点都是一个记录， 它的域表示由分析程序和之后的语义分析程序收 集的信息。例如，一个表达式的数据类型可作为 表达式的语法树节点中的域。有时为了节省空间 ，这些域也是动态分配或存放在诸如符号表的其 他数据结构中，这样就可以有选择地进行分配和 释放。实际上，根据它所表示的语言结构的类型 （例如：表达式节点对于语句节点或声明节点都 有不同的要求），每一个语法树节点本身都可能 要求存储不同的属性。在这种情况下，可由不同 的记录表示语法树中的每个节点，每个节点类型 只包含与本身相关的信息。
1.3 解释程序和一些软件工具
1.3.1解释程序 为了实现在一个计算机上运行高级语言的程序,主要有两个途径： 第一个途径是把该程序翻译为这个计算机的指令代码序列，这就是我
们已经描述的编译过程。
第二个途径是编写一个程序，它解释所遇到的高级语言程序中的语句
并且完成这些语句的动作，这样的程序就叫解释程序。从功能上说， 一个解释程序能让计算机执行高级语言。它与编译程序的主要不同是 它不生成目标代码，它每遇到一个语句，就要对这个语句进行分析以 决定语句的含义，执行相应的动作。
又如一个C源程序片断： int a; a = a + 2; 词法分析后可能返回: 单词类型 保留字 标识符(变量名) 界符 标识符(变量名) 算符(赋值) 标识符(变量名) 算符(加) 整数 界符 单词值 int a ; a = a + 2 ；
2.语法分析（Syntax analysis或Parsing）
是一个复杂的整体的过程。从概念上来讲，一个 编译程序的整个工作过程是划分成阶段进行的， 每个阶段将源程序的一种表示形式转换成另一种 表示形式，各个阶段进行的操作在逻辑上是紧密 连接在一起的。
一般一个编译过程划分成词法分析、语法分析、
语义分析、中间代码生成，代码优化和目标代码 生成六个阶段,这是一种典型的划分方法。
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编译程序的结构
源程序
词法分析器
单词符号
语法分析器
表 格 管 理
语法单位
语义分析与中间代码产生器
中间代码
出 错 处 理
优化器
中间代码
目标代码生成器
目标代码
1.词法分析
功能:从左到右读入源程序的每个字符，对构成
源程序的字符流进行扫描和分解，从而识别出 一个个单词（也叫单词符号或符号）。 单词：逻辑上紧密相连的一组字符 Nhomakorabea这些字符
管理程序建立变量、常量和过程标识符的说明与 引用之间的信息联系等，用出错处理程序对词法 和语法分析遇到的错误给出在源程序中出错的错 误性质、位置等，可分别由几个模块或程序完成， 它们分别称作词法分析程序、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、表格管理程序和出错处理程 序。从而可给出一个典型的编译程序结构框图， 如图1-3-1所示
程序的结构通常是用递归规则表示的，例如： 表达式的表示： ①任何标识符是表达式。 ②任何常数（整常数、实常数）是表达式。 ③若表达式1和表达式2都是表达式，那么 表达式1+表达式2 表达式1*表达式2 （表达式1） 都是表达式。 类似地语句的表示： ①标识符:=表达式 是语句。 ②while (表达式) do 语句 和 if (表达式) then 语句 else 语句 都是语句。
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遍
一个编译过程可由一遍、两遍或多遍完成。所谓
“遍”，也称作“趟”，是对源程序或其等价的中间 语言程序从头到尾扫视并完成规定任务的过程。每一 遍扫视可完成上述一个阶段或多个阶段的工作。例如 一遍可以只完成词法分析工作；一遍完成词法分析和 语法分析工作；甚至一遍完成整个编译工作。对于多 遍的编译程序，第一遍的输入是用户书写的源程序， 最后一遍的输出是目标语言程序，其余是上一遍的输 出为下一遍的输入。
1.4 编译器中的主要数据结构
(1) 记号（t o k e n）
当扫描程序将字符收集到一个记号中时，它通常