编译原理论文

《编译原理》课程论文

编译程序是现代计算机系统的基本组成部分之一，而且多数计算机系统都配有不止一个高级语言的编译程序，对有些高级语言甚至配置了几个不同性能的编译程序。从功能上讲，一个编译程序就是一个语言翻译程序。语言翻译程序把一种源语言书写的程序翻译成另一种目标语言的等价程序，所以总的说编译程序是一种翻译程序，其源程序是高级语言，目标语言程序是低级语言。

编译程序完成从源程序到目标程序的翻译工作，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几个阶段进行的，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。一般一个编译过程是词法分析、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。

编写编译器的原理和技术具有十分普遍的意义，以至于在每个计算机工作者的职业生涯中，本书中的原理和技术都会反复用到。在这本书中，向我们介绍了文法的概念，在讲词法分析的章节中讲述了构造一个有穷自动机的方法，以及如何将一个不确定的有穷自动机转化成确定的有穷自动机和有穷自动机的最小化等方法。

词法分析相对来说比较简单。可能是词法分析程序本身实现起来很简单吧，很多没有学过编译原理的人也同样可以写出各种各样的词法分析程序。不过编译原理在讲解词法分析的时候，重点把正则表达式和自动机原理加了进来，然后以一种十分标准的方式来讲解词法分析程序的产生。这样的做法道理很明显，就是要让词法分析从程序上升到理论的地步。

词法分析中的重点是有穷自动机DFA的生成以及DFA和正规式和正规文法的关系。还要熟练掌握NFA转换为DFA的方法及DFA的化简。

词法分析的核心应该是构建DFA，最后维护一个状态转移表。通过转态转移的结果来识别词性。DFA的思想和字典树很像。NFA通过求每个状态的闭包后构造出的自动机和DFA等价。正则表达式闭包，连接，或三种操作都有相应的NFA和其等价。所以正则表达式==NFA==DFA。DFA状态最小化算法化简DFA。LL(1)文法主要就是根据FIRST集判断向哪条路径走，来避免回溯；LR(0)文法构造项集闭包构成的自动机，通过有穷自动机的状态转换来判断该规约还是该移进来做

出相应的操作并且更改堆栈和Buffer的状态，注意此时有可能发生移进规约冲突，并且如果不运用FOLLOW集的话有些出错状态无法识别，只能当规约处理。 SLR(0)文法是再LR(0)的基础上运用FOLLOW集来判断出错状态 SLR(0)文法的无法处理移近规约冲突。

LR(1)文法是在LR(0)文法的基础上构建LR(0)的增广项集，其他和LR(0)相似，通过增广项集可以解决移近规约冲突问题，但无法解决部分规约规约冲突问题。

LALR貌似只是将LR文法中的一些等价状态合并构成一个更小的自动机，有点像DFA状态最小化方法。

算符优先文法构造语法树的结构找到相应的优先级构成一个优先级表，两个栈，一个用来存OP一个用来存操作数，当两个算符相遇时判断两个算符的优先级，做出相应的操作：进栈或计算。

语法分析包括自上而下和自下而上分析。自上而下分析着重掌握LL(1)文法，自下而上分析重点掌握算符优先文法和LR(0)、SLR（1）文法。

语法分析部分就比较麻烦一点了。现在一般有两种语法分析算法，LL自顶向下算法和LR自底向上算法。LL算法还好说，到了LR算法的时候，困难就来了。很多自学编译原理的都是遇到LR算法的理解成问题后就放弃了自学。其实这些东西都是只要大家理解就可以了，又不是像词法分析那样非得自己写出来才算真正的会。像LR算法的语法分析器，一般都是用工具Yacc来生成，实践中完全没有比较自己来实现。对于LL算法中特殊的递归下降算法，因为其实践十分简单，那么就应该要求每个学生都能自己写。当然，现在也有不少好的LL算法的语法分析器，不过要是换在非C平台，比如Java,Delphi,你不能运用YACC工具了，那么你就只有自己来写语法分析器。

等学到词法分析和语法分析时候，你可能会出现这样的疑问：“词法分析和语法分析到底有什么？”就从编译器的角度来讲，编译器需要把程序员写的源程序转换成一种方便处理的数据结构（抽象语法树或语法树）,那么这个转换的过程就是通过词法分析和语法分析的。其实词法分析并非一开始就被列入编译器的必备部分，只是我们为了简化语法分析的过程，就把词法分析这种繁琐的工作单独提取出来，就成了现在的词法分析部分。除了编译器部分，在其它地方，词法

分析和语法分析也是有用的。比如我们在DOS,Unix,Linux下输入命令的时候，程序如何分析你输入的命令形式，这也是简单的使用。总之，这两部分的工作就是把不“规则”的文本信息转换成一种比较好分析好处理的数据结构。那么为什么编译原理的教程都最终把要分析的源分析转换成“树”这种数据结构呢？数据结构中有Stack, Line,List…这么多数据结构，各自都有各自的特点。但是Tree 这种结构有很强的递归性，也就是说我们可以把Tree的任何结点Node提取出来后，它依旧是一颗完整的Tree。这一点符合我们现在编译原理分析的形式语言，比如我们在函数里面使用函树，循环中使用循环，条件中使用条件等等，那么就可以很直观地表示在Tree这种数据结构上。同样，我们在执行形式语言的程序的时候也是如此的递归性。在编译原理后面的代码生成的部分，就会介绍一种堆栈式的中间代码，我们可以根据分析出来的抽象语法树，很容易，很机械地运用递归遍历抽象语法树就可以生成这种指令代码。而这种代码其实也被广泛运用在其它的解释型语言中。像现在流行的Java,.NET，其底层的字节码bytecode,可以说就是这中基于堆栈的指令代码的。

在学习文法时，对文法的组成，用法都较为明了，而在真正做题时却感到十分吃力。例如给出了一个语言，要求写出它的上下文无关文法，就感到十分棘手，所以今后在这方面要加大练习量，以熟练掌握。

而在之后的词法分析和语法分析中，我感到在看基本原理时十分困难，通常要长时间钻研才能够有所了解，而一旦掌握了基本原理，做题时就感到十分顺畅了。例如，在刚接触到LR（0）文法时，我用了大量的时间去学习它的原理，掌握之后，在列LR(0)分析表和写分析过程时，只要思路清晰，就会比较顺畅，而且不会犯错。

该门课中主要讲述的是两种分析方法，即自上而下分析的方法和自下而上分析的方法。自上而下分析法是从文法的开始符号出发，反复使用各种产生式，寻找“匹配”于输入符号串的推导。自下而上的分析方法是从输入符号串开始，逐步进行“归约”到文法的开始符号。

自上而下的分析法主要的就是LL(1)文法，首先要判断某个文法是否是LL(1)文法，如果是就可以按照LL(1)文法分析的方法去判断某一个输入串是否为该文法的句子。LL(1)f分析方法是，首先根据判断是否为LL(1)文法求出每一个非终