编译原理 第一章

FOR = FORmula的前三个字母 TRAN = TRANslation的前四个字母
主要特征： •主要用于科学计算 •子程序独立编译 •COMMON语句实现了模块之间的通信
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程序设计语言与编译 ALGOL 60语言 ALGO = ALGOrithmic的前四个字母 L = Language 的第一个字母 60 = 宣布的时间
TRANSLATER
机器码
OBJECT PROGRAM
编译程序
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程序设计语言与编译
机器语言实例
–
汇编语言实例
– – – – – –
MOV MUL ADD SUB
–
– – – –
… 0001 10 10 10001000 0010 10 00 01100100 0100 01 10 10000100 1000 01 01 00000010 …
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程序设计语言与编译
3.高级语言的特点
直观、自然、易于理解
易读、易写、易于交流、出版和存档
一般都是独立于机器的,易于移植
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程序设计语言与编译
4. 三种程序、三种语言
源程序
编译程序 目标程序
源语言
编译语言
目标语言
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(二进制位串)的意义。
示和运算指令。
语言定义时,类型名通常绑定于某一个值类 和某一组操作。
语言实现时,值和操作绑定于某种机器二进 制表示。
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变量类型的绑定
静态绑定：通过说明语句完成 如：Pascal、Fortran、C 动态绑定：执行时隐式说明，且动态变化 如：APL A5 //整型 A //标号、转到A A1 2 51 0 // 一维数组 A[2:3]0 //二维数组
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程序设计语言与编译
第一章 绪论 第一节 引言
1. 程序设计语言的产生
• 人机通信、人机交流
2. 程序设计语言的发展
机器语言 低级语言 汇编语言 高级语言 机器语言：二进制、机器相关 汇编语言：助记符、机器相关 高级语言：接近自然语言、机器无关
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程序设计语言与编译
关于绑定（Binding)的一些概念
描述符：用以描述实体属性的符号、语句或表格等。 亦即实体到属性的映象。 静态绑定：凡是在编译时能确定的属性，称为静态属性；
若绑定在编译时完成，运行时不改变，称为静态绑定。 动态绑定：凡是在运行时才能确定的属性称为动态的。
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教材和参考书 1. 王晓斌等，程序设计语方与编译，电子 工业出版社（第二版本） 2. 陈火旺等,程序设计语言编译原理，国防 工业出版社 作业: 根据进度，布置作业后一周至两周 最后成绩=期终（70%）+ 半期考试（10%） + 作业（10%） + 实验成绩（10%）
主要特征： •主要用于科学计算
wenku.baidu.com
•引入了分程序结构和递归过程
•采用BNF形式描述语法
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程序设计语言与编译 COBOL语言 CO = COmmon的头二个字母 BO = Business-Oriented 的第一个字母 L = Language的第一个字母
主要特征： •广泛应用于各种事务处理领域
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5.高级语言涉及的三类人
使用者
低
实现者
设计者
高
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6.本课程的目标
介绍程序设计语言设计和实现的最基本的理 论和技术，提高鉴赏和评估语言的能力。 在了解语言的重要概念、功能和限制的基 础上,以便具有选择、设计和实现程序设计 语言的能力。
存储器的内容可以被修改
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冯.诺依曼体系结构在命令式语言上的表现
变量 存储单元及它的名称由变量的概念来代替； 可以代表一个或一组单元,可以修改。
赋值 计算结果必须存储。
重复 因语句顺序执行,指令存储在有限的存储器中,
完成复杂计算时必须重复执行某些指令序列。
若绑定在运行时完成，称为动态绑定。
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4.变量
X
…… 存储单元n1 存储单元n2 存储单元n3
存储单元n4
变量是对一个(或若干个 )存储单元的抽象，赋值 语句则是修改存储单元 内容的抽象。
存储单元n5 存储单元n6
存储单元n7
……
变量除名字外,具有四个属性:作用域、生存期 、值和类型。
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屈鸿 计算机科学与工程学院
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课程认识
地位
●
内容
●
专业基础课 核心课程
程序设计语言-共性 编译原理
●
●
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课程安排
课程设置:64学时 56课堂授课+8学时实验 先修课程: 1. 《数据结构》 2. 《形式语言》 3. 《PASCAL》或者《C语言》
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第二节 强制式语言 1.语言分类 按照语言设计的基础理论
命令式语言
函数式语言
冯.诺依曼
逻辑式语言 对象式语言
数量逻辑
数学函数
抽象数据 类型
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按照语言的发展进程
通常的高级语 言，也叫命令 式语言，过程 式语言 机器语言， 依赖于机器 指令系统 说明性语言 第一代语言 ，告诉机器 做什么
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4.再一次突破(60年代后期）
协同程序 正交性
类
变量的作用域是指可以访 问该变量的程序范围。 静态作用域绑定:按照程序的语法结构定义变量的 作用域。 动态作用域绑定:按照程序的执行动态地定义变量 的作用域。
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变量的生存期
存储单元n 一个存储区绑定于一 个变量的时间区间,称 为变量的生存期。 变量X
… MOV MUL ADD SUB …
R2, id3 R2, 100 R1, R2 id1, R1
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高级语言实例
C语言实例： – … – float aaa, bbb, ccc; – aaa = bbb + ccc * 100； – … Pascal语言实例： – … – var aaa, bbb, ccc: real; – aaa := bbb + ccc * 100； – …
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5.虚拟机
定义：虚拟机是由软件实现的机器。
执行高级语言 的虚拟机 高级语言编译程序 + 汇编程序 + 执行汇编语言 的虚拟机
实际机器，执 行二进制机器 语言
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第三节 程序单元 与程序单元相关的概念
1.程序单元:程序执行过程中的独立调用单元； 如子程序、分程序、过程等。
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内容回顾
1.翻译、编译、汇编 2.冯.诺依曼体系结构
1.数据或指令以二进制形式存储; 2.“存储程序”的工作方式； 3.程序顺序执行 4.存储器的内容可以被修改
3.变量、复值语句
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程序设计语言与编译
变量的作用域
X
代码
程序设计语言与编译 • 翻译汇编语言的程序称为汇编程序（器）
汇编语言
SOURCE PROGRAM
翻译程序
TRANSLATER
机器码
OBJECT PROGRAM
汇编程序
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程序设计语言与编译 • 翻译高级语言的程序称为编译程序（器）
高级语言
SOURCE PROGRAM
翻译程序
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程序设计语言与编译 7.副作用:对绑定于一个非局部变量的对象 进行修改时，将产生副作用。
8.程序单元可以递归激活,从而一个单元可 以有很多个实例,但代码段相同。不同的仅 仅是活动记录。
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第四节 程序设计语言发 展简介
2.单元的表示 在编译时，单元表示是该单元的源程序。 运行时，单元表示由一个代码段和一个活 动记录组成，称为单元实例
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程序设计语言与编译 3.活动记录:执行单元所需要的信息,以及该单 元的局部变量所绑定的数据对象的存储区。 4.非局部变量:一个程序单元可以引用未被本单 元说明而被其它单元说明的变量。 5.引用环境:局部变量+非局部变量。 6.别名:同一单元的引用环境中有两个变量 绑定于同一数据对象，称这些变量具有别名。
随着计算机技术的发展,计算机应用也日益广泛 ,已经渗透到社会的各个领域,对程序设计语言 也提出了新的要求(诸如可维护性,可靠性,可移 植性等)，从而促进了语言的发展。
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1.早期的高级语言（50年代）
效率
效率
效率
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程序设计语言与编译 FORTRAN语言
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程序设计语言与编译 APL语言
主要特征： •支持函数式程序设计风格
•广泛应用于涉及大量矩阵运算的科学计算中
•具有丰富的操作符
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程序设计语言与编译 SNOBOL语言
主要特征： •主要用于字符串处理
•给出了一种与机器无关的宏功能,增加了程序的
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变量的类型
类型的定义: 变量的类型是与变量相关联的值的类, 0代表true还 布尔值只能取true和false，进 以及对这些值进行的操作的说明。 是整数0？ 行AND，OR,NOT运算；整型值能 取一定范围的整数，进行加、 整型和实数分别对 类型可用来解释变量绑定的存储区的内容 应机器内的不同表 减、剩、除等运算。
时间轴
存储单元n
变量X
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变量的值
定义：即变量对应存储区单元的内容
关于变量的值的主要问题： 匿名变量的访问通过指针实现 变量与它的值的绑定是动态的
变量的初始化，几种处理方法：
不初始化则出错 随机 符号常量的值能否修改？ 缺省值0
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•引入了文件和数据描述
•类自然语言程序描述
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2.早期的突破
Efficiency is not all !
效率 良好的数学 基础
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程序设计语言与编译 LISP语言
主要特征： •函数式语言 •具有很强的符号处理能力 •统一的数据结构（表） •数据和程序统一的表示方法 •其基础是函数和函数作用
可移植性 •成功应于文本处理
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3.概念的集成（64年）
多任务 异常处理 动态数据结构 递归过程 分程序
概念的集 成..
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程序设计语言与编译 PL/1语言
主要特征： •所有语言概念之大全 •分程序概念和递归过程 •数据描述机能 •动态数据结构 •异常处理 •多任务机能 •可用于科学数值计算,数据处理和开发系统软件 •没有（难以）得到广泛的应用
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3.绑定（Binding)概念
实体属性 实体属性
变量，子程序，语句 等均为实体
实体
实体属性
实体具有的特性
实体属性
绑定：一个实体（或对象）与其某种属性建立起某种联系的 过程,称为绑定。 绑定时间：把对象（实体）与它的某个属性联系起来的时刻， 叫绑定时间。
第二代语言
汇编语言， 第三代语言 机器语言的 符号化
第四代语言
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2.冯.诺依曼体系结构
Memory Data Register Small, temporary storage MAR MDR Memory Address Register
存贮器
输 入
处理器 Instruction Register
ALU TEMP
输 出
Arithmetic and Logic Unit
控制器
PC
Program Counter
IR
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冯.诺依曼体系结构的特点
数据或指令以二进制形式存储; “存储程序”的工作方式； 程序顺序执行