精品大学课件--上海交大计算机电子-编译原理跟操作系统九八
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ppt
1.1 什么是编译程序(COMPILER)
高级语言
书写的程序
术语
编译程序
低级语言程序
编译程序的源语言 (源程序)
编译程序的目标语 言(目标程序) 编译程序的实现语 言
S I
O
S I
T
1.1 什么是编译程序(COMPILER)
三、编译系统
按编译方式在计算机上执行高级语言编写的程序需 经过两个阶段： 1、编译阶段 2、运行阶段
参考书
第一章 编译概述
编译程序是计算机系统中重要的 系统软件,是高级语言的支撑基础。编 译原理这门课程主要介绍设计和构造 编译程序的基本原理和常用的技术和 方法。 本章重点介绍编译程序的基本概念。
2018/11/9
编译原理
7
第一章 编译概述
1.1 1.2 1.3 1.4 什么是编译程序 编译过程概述 编译程序的结构 编译阶段的组合
二、学习成果
理解和掌握编译过程各个阶段的工作原理 理解标准编译器各个组成部分的任务 熟悉编译过程各阶段所要解决的问题及其采用的方法和技术 应用一些标准的技术解决编译器构造过程中所产生的相关问 题
三、学时分配 授课学时36学时，实验12学时 实验一：词法分析器 实验二：语法分析器
五、学习方法
例：外文翻译和编译工作的比较
翻译外文
1.2
编译过程和编译程序的结构
编译源程序
阅读原文
分析 识别单词 分析句子 修辞加工 综合 写出译文
输入并扫描源程序
词法分析 语法分析 代码优化 目标代码生成
源程序
词法分析程序 单词符号 表 格 管 理 语法分析程序 语法单位 语义分析程序与中间代码生成程序 中间代码 出 错 处 理
编译原理PPT课件
教学目的与要求：
编译程序是现代计算机系统的基本组成部
分之一。本课程重点讲述编译程序的设计
原理和常用实现技术。通过课程的学习和
实验的完成，应该清楚的理解一个编译程
序是如何工作的；如果在以后遇到了任何
一个程序设计语言，应该知道如何实现这
个语言的多数机制；应具有一定的使用编
译构造工具开发编译程序的经验；会将所
参考书:《程序设计语言 编译原理》（第3 版），陈火旺、刘春林等，国防工业出版社 2000
等等
2021/3/7
CHENLI
2
教学内容
1 编译程序概述 编译程序是现代计算机系统的基本组成部分之 一.编译程序一般由词法分析程序，语法分析程 序，语义分析程序，中间代码生成程序，目标 代码生成程序，代码优化程序，符号表管理程 序和错误处理程序等成分构成。本章概要介绍 编译成分的主要功能以及编译阶段的逻辑关系。
教学内容
5 语法分析程序的构造
自顶向下的语法分析。可以看作是为一个输入串寻找 一个最左推导的过程,也等价于从根开始,按前序生成 结点，为输入串构造分析树的过程。讨论一种有效的 无回溯的自顶向下分析程序,这种分析程序称为预测 分析程序。介绍对于一个文法类：LL（1）文法, 如 何自动的构造预测分析程序。
2 PL/0 编译程序剖析 给出一个简单的类Pascal语言，其编译程序用 高级语言（C和Pascal）实现。通过剖析该高 级语言程序以理解各编译成分的功能及手工实 现方法。
2021/3/7
CHENLI
3
教学内容
3 高级语言的认识
要学习和构造编译程序，理解和定义程序设计语言
是必不可少的。每个程序设计语言都有一定的规则用 以规定合适程序的语法结构，也需要有对一个程序的 含义的描述。上下文无关文法给出程序设计语言的精 确的,易于理解的语法说明。尚没有公认的形式系统 描述程序含义，但也有流行的描述语义规则的方法— 属性文法。
《编译原理》课件
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》课件文档
一．分析文档1. 目前项目所在领域的现状和发展趋势《编译原理》课程设置的目的在于让学生系统的了解并掌握程序设计语言编译程序的构造原理和技术。
它是国内外大学计算机专业学生的一门重要专业基础课，它的主要内容被列入国际ACM2000教程。
其原因如下：1.随着计算机技术的飞速发展，应用范围的迅速扩大。
新的程序设计语言和新的CPU将不断诞生，因此不仅需要掌握编译技术的人才，而且需要新的编译技术；2.编译技术不仅适用于处理程序设计语言，实际上，只要涉及符号语言处理，就需要采用编译的基本原理和技术；3.编译原理与技术在软件工程，语言转换等许多领域有着广泛的应用，对于软件开发也有一定的启发和指导作用，因此，一个优秀的程序员应该对编译原理与技术有相当程度的了解。
《编译原理》课程是重要的，但对于许多学生来说掌握它又显得有些困难。
利用网络多媒体技术，能把《编译原理》课程中的诸多原理，技术和方法，非常形象的演示出来。
新的程序设计语言和新的CPU将不断诞生，《编译原理》课程的内容要求不断更新，要做到这一点，靠传统出版教课书的途径是困难的，而用HTML+JAVA制成的课件，进行更新将是比较容易的。
目前，有一些高校使用的教材比较陈旧，把过时的技术作为重点进行讲授；有的高校甚至找不到合适的教员。
国外网站上，也没有发现合适的《编译原理》教学课件，一般来说，网站上有的仅是教员上课用的幻灯片。
２鉴于上述情况，《编译原理》网络版教程，将会产生明显的社会效益和经济效益。
2．本项目的目标和教学内容(1)本项目的目标是：建立《编译原理》网络课程, 学生使用它学习《编译原理》课程,能够掌握构造编译程序的原理，技术和工具，而且使学生对该领域产生浓厚的兴趣和求知欲。
为以后进一步从事软件工作打下良好的基础。
（2）教学内容：各章节基本内容如下：第一章：概述编译和解释，编译程序的组成，现状及展望。
第二章：语言的基本知识语言和文法的形式定义，分析树和二义性，形式语言概观第三章：词法分析词法分析器的手工构造，正规表达式，有限自动机，lex介绍第四章：语法分析自顶向下分析，预测递归下降分析，LL(1)分析自底向上分析，算符优先分析，LR(SLR,LR(1),LALR)分析,yacc介绍第五章：语法制导翻译语法制导定义，语法树的构造，S-属性定义及自底向上的计算，３L-属性定义, 自顶向下翻译, 自底向上计算继承属性，类型分析。
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。
编译原理课件chap9
编译程序在完成词法、语法和语义分析后， 编译程序在完成词法、语法和语义分析后，在生成目标代 码之前， 码之前，需要把程序的静态正文和实现这个程序的运行时的 活动联系起来弄清楚将来在代码运行时刻， 活动联系起来弄清楚将来在代码运行时刻，源代码中的各种 变量、常量等用户定义的量是如何存放的，如何去访问它们。 变量、常量等用户定义的量是如何存放的，如何去访问它们。 在程序的执行过程中， 在程序的执行过程中，程序中数据的存取是通过与之对 应的存储单元来进行的。在程序语言中， 应的存储单元来进行的。在程序语言中，程序使用的存储单 元都是由标识符来表示的。它们对应的内存地址都是由编译 元都是由标识符来表示的。 程序在编译时或由其生成的目标程序运行时进行分配。 程序在编译时或由其生成的目标程序运行时进行分配。所以 对于编译程序来说存储组织与管理是一个复杂而又十分重要 的问题。 的问题。这一章就是对目标程序运行时的活动和运行环境进 行讨论，主要讨论存储组织与管理, 行讨论，主要讨论存储组织与管理 包括活动纪录的建立与管 理、存储器的组织与存储分配的策略、非局部名称的访问等 存储器的组织与存储分配的策略、 问题。 问题。
第九章 运行时存储空间组织
9。2。3存储分配策略 。 。 存储分配策略 不同的编译程序关于数据空间的存储分配策略可能 不同。静态分配策略在编译是对所有对象分配固定的 不同。静态分配策略在编译是对所有对象分配固定的 存储单元。且在运行是保持不变。 存储单元。且在运行是保持不变。栈式动态分配策略 在运行时把存储器作为一个栈进行管理，运行时， 在运行时把存储器作为一个栈进行管理，运行时，每 当调用一个过程， 当调用一个过程，它所需要的存储空间就动态的分配 于栈顶，一旦退出，它所占空间就予以释放。堆式动 于栈顶，一旦退出，它所占空间就予以释放。 态存储策略在运行时把存储器组织成堆结构， 态存储策略在运行时把存储器组织成堆结构，以便用 在运行时把存储器组织成堆结构 户关于存储空间的申请与归还（回收），凡申请者分 户关于存储空间的申请与归还（回收），凡申请者分 ）， 给一块，凡释放者退回给堆。 给一块，凡释放者退回给堆。
编译原理PPT课件
字符串 表示的 字符
词 法 单词符号 分
语 法 分
源程序
析 取下一个 析 器 单词符号 器
0
l
d /
:
;
其它
l|d
01
非d
2
非l
d
03
非d
4
5 6
7
8
9
10
11
非和
非
12
13
14
非
15
16
17
2.语法分析
2.1 任务： –在词法分析的基础上，根据语言的语法规则， 逐一分析词法分析时得到的属性字，检查语法 错误，若没有错误，则给出正确的语法结构 （如短语、子句、句子、程序段、程序等）。
• 提取公共左因子:
假定关于A的规则是 A→ 1 | 2 | …| n | 1 | 2 | … | m (其中，每个 不以开头)
那么，可以把这些规则改写成
A→A | 1 | 2 | … | m A→ 1 | 2 | … | n
• 经过反复提取左因子，就能够把每个非终 结符(包括新引进者)的所有候选首符集变成 为两两不相交。
编译原理
• 概论 • 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
一. 概论
1.1 翻译程序
源程序
翻译程序
目标程序
汇编程序：源语言为汇编语言，目标语言为
翻
机器语言
译 编译程序：源语言为高级语言，目标语言为
程
某台计算机上的汇编语言或机器 语言
序 解释程序：能够按源程序的动态顺序逐句进
行分析解释，根据语句功能翻译
成与该语句相应的机器指令序
列，并立即执行，直至结束。
上海交通大学1998年考研专业课试卷编译原理及操作系统
一1、进程p1,p2,…..pn都含有对同2、一共享数据进行存取的临界区（c.s），3、请用锁（lock）和信号量（semaphore）各说明或设计一种临界区互斥机制，4、除实现互斥执行外，5、它们还能使欲进入临界区的进程不6、会无限期等待。
（12分）二1、进程用户态图象（映象）通常由哪些段组成？它们的作用和区别是什么？（6分）2、在C语言程序中，如果没有对外部变量，静态局部变量和动态局部变量赋初值，则它们的初值是什么，请说明其原因。
（7分）三、1．请说明页式虚拟存储器的地址变换过程，并指出哪些操作是由操作系统完成的。
（5分）2．在上述地址变换过程中，3．进程状态有无可能发生变化？如可能，4．则请指5．出在哪些点上可能发生变化。
（5分）四、1．在unix文件系统中，文件的连接（link）是如何实现的？（6分）2．请说明一种为文件改名（换名，rename）的基本方法。
（4分）3．使用link后，unix中某个文件可能有若干个路径名（pathname）,有人认为使用其不同的路径名就可以使同一用户具有对该文件的不同存取权，你的意见如何，并说明理由。
（3分）编译原理部分（共50分）1、生成语言l={albmclanbn l>=0,m>=1,n>=2 }的文法是什么？它是chomsky那一型文法？（5分）2、文法G1：P aPQR abRRQ QRBQ bbbR bccR cc它是chomsky哪一型文法？请证aaabbbccc是G1的一个句子。
（5分）3、文法G2:PaPbQQbQcbScSSaa1、请构造它的SLR分析表，2、以说明它是不3、是SLR文法。
（７分）２、在消除左递归、提取公共因子后可得等价文法Ｇ２，它是不是ll(1)文法。
（６分）四、求与正规R=(ab)*a(ab)*a(ba)*等价的minＤＦＡ（８分）五、文法Ｇ3及相应翻译方案为pbQb {print:”1”}QcR {print:”2”}Qa {print:”3”}RQab {print:”4”}1、该文法是不2、是算符优先文法，3、请构造算符优先关系表证实之。
《编译原理课件》PPT课件
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
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]
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
本文档由标准美女（标准王国）整理，仅作学习交流使用。
如文档存在缺页、字迹模糊、乱码等情况，请大家通过论坛消息与我联系。
上海交通大学一九九八年硕士研究生入学考试试题
试题名称：编译原理及操作系统
试题编号20
操作系统部分（共50分）
1、进程p1,p2,…..pn都含有对同
2、一共享数据进行存取的临界区（c.s），
3、
请用锁（lock）和信号量（semaphore）各说明或设计一种临界区互斥机制，
4、除实现互斥执行外，
5、它们还能使欲进入临界区的进程不
6、会无限
期等待。
（12分）
7? 1、进程用户态图象（映象）通常由哪些段组成？它们的作用和区别是什么？（6分）
2、在C语言程序中，如果没有对外部变量，静态局部变量和动态局部变量赋初值，则它们的初值是什么，请说明其原因。
（7分）
三、1．请说明页式虚拟存储器的地址变换过程，并指出哪些操作是由操作系统完成的。
（5分）
2．在上述地址变换过程中，3．进程状态有无可能发生变化？如可能，4．则请指5．出在哪些点上可能发生变化。
（5分）
四、1．在unix文件系统中，文件的连接（link）是如何实现的？（6分）
2．请说明一种为文件改名（换名，rename）的基本方法。
（4分）
3．使用link后，unix中某个文件可能有若干个路径名（pathname）,有人认为使用其不同的路径名就可以使同一用户具有对该文件的不同存取权，你的意见如何，并说明理由。
（3分）
编译原理部分（共50分）
1、生成语言l={albmclanbn l>=0,m>=1,n>=2 }的文法是什么？它是chomsky那一型文
法？（5分）
2、文法G1：P aPQR abR
RQ QR
BQ bb
bR bc
cR cc
它是chomsky哪一型文法？请证aaabbbccc是G1的一个句子。
（5分）
3、文法G2:PaPbQ
QbQcbSc
SSaa
1、请构造它的SLR分析表，
2、以说明它是不
3、是SLR文法。
（７分）
２、在消除左递归、提取公共因子后可得等价文法Ｇ２，它是不是ll(1)文法。
（６分）
四、求与正规R=(ab)*a(ab)*a(ba)*等价的minＤＦＡ（８分）
五、文法Ｇ3及相应翻译方案为
pbQb {print:”1”}
QcR {print:”2”}
Qa {print:”3”}
RQab {print:”4”}
1、该文法是不
2、是算符优先文法，
3、请构造算符优先关系表证实
之。
（５分）
4、输入串为bcccaadadb时，
5、该翻译方案的输出是什么？（４分）
1、三维数组a[2:5,-2:2,5:7]首址为100,每个数组元素占４个存储单元，
2、求数组
元素a(3,1,6)的地址。
（５分）
3、下列程序段若以Ｂ表示循环体，
4、Ａ表示初始化，
5、Ｉ表示增量，
6、Ｔ
表示测试。
I:=1;
While I<=n do
Begin
Sun:=sun+a[I];
I:=I+1
End
请用正规表达式表示这个程序段可能的执行序列。
（５分）
来源：上海教育热线 202.120.8.177 雅舍考研之路/ky
精品文档。