郑州大学编译原理第1章

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,*,*,*,编 译 原 理,赵东,明,iedmzhao,zzu,.,edu,.,cn,课程目标,掌握高级,语言,的,编译原理和方法,第一章,引 论,什么是编译程序,编译过程概述,编译程序的结构,编译程序与程序设计环境,编译程序的生成,1.1 什么叫编译程序,计算机是如何实现用户的计算需求？,1.1 什么叫编译程序,大多数用户是利用,高级语言,为工具编程来实现需求的,1.1 什么叫编译程序,为什么不能执行源程序,test.c？,必须翻译成机器语言程序,test.exe,1.1 什么叫编译程序,计算机如何执行高级语言程序？,实现用户的计算需求,高级语言的作用？,首先将高级语言程序,翻译,为机器语言程序,然后,运行,机器语言程序求得计算结果,翻译程序,高级语言程序,低级语言程序,将一种语言程序转换成逻辑上等价的另一种语言程序,编译程序,（,C、C+,）,（,汇编、机器语言）,解释程序,以源程序作为输入，边解释边执行源程序本身，并不产生目标程序。,源,目标,编译程序的分类,诊断编译程序,Diagnostic Compiler,（,方便调试）,优化编译程序,Optimizing Compiler,（,提高目标代码效率）,交叉编译程序,Cross Compiler,（,宿主机与目标机不同）,可变目标编译程序,Retargetable,Compiler,（,便于移植）,编译程序的发展史,Compiler,是随着高级语言的发展而发展的。,第一个编译程序是,FORTRAN,编译程序,Algol,60,语言,是计算机语言的研究成为一门科学的标志。,1.2 编译过程概述,编译程序的工作过程：,源程序 目标程序,*.C,*.exe,编译程序,Turbo C,例如,例如:,英文句子,中文句子,His words came out in,qiack,succession .,(1) 词法分析,识别出一个个单词，并指出单词错误。,quick,(2) 语法分析：,各类语法范畴。,主语：,His words,谓语：,came out,状语：,in quick succession,(3) 初步翻译：,他的话用快的连续的方式说出来。,(4) 优化：,in quick succession,机关枪似的,。,(5) 译文：,他说话像机关枪似的,。,1.2 编译过程概述,编译程序的五个阶段：,词法分析,语法分析,语义分析与中间代码产生,优化,目标代码生成,例如,：,for ( i=1; i=N; i+ ),基本字,for,标识符,i,N,常 数,1,界 符,（ ） ；,运算符,= = +,词法分析,任务,：,输入源程序，对构成源程序的字符串进行扫描和分解，识别出一个个单词（或符号） 。,（线性分析）,描述词法规则的工具,正则式、 有限自动机、 正规文法,语法分析,任务,：,在词法分析的基础上，根据语言的语法规则，把单词串分解成各类语法单位（语法范畴）。,描述语法规则的工具,：,上下文无关文法,例如,：,z = x+0.618*y ;,语义分析与中间代码产生,任务,：,对各类语法范畴，分析其含义，并进行初步翻译、产生中间代码。,描述语义规则的工具,：,属性文法,（,2）中间代码的翻译,（独立于具体硬件、且含义明确的记号系统）,（1）静态语义检查,（变量是否定义、类型是否正确）,举例：,Z := X + 0.618 * Y ；,序号,算符,左,操作数,右,操作数,结果,（,1）,*,0.618,Y,T1,（,2）,+,X,T1,T2,（,3）,：=,T2,Z,对应的中间代码形式,(四元式)：,优化,任务,：,对前段产生的中间代码进行加工变换，力求在最后阶段能产生出更高效的目标代码。,优化的原则,：,程序的等价变换规则,举例,for (k=1; k,k,100,(9),(3),*,10,k,T1,(4),+,a,T1,m,(5),*,10,k,T2,(6),-,b,T2,n,(7),+,k,1,K,(,8),j,(2),（9）,中间代码：,序号,算符,左,操作数,右,操作数,结果,(1),:=,a,m,(,2),:=,b,n,（3）,:=,1,K,（4）,j,k,100,(9),(5),+,m,10,m,(6),-,n,10,n,(7),+,k,1,K,(,8),j,(4),（9）,优化后的中间代码：,目标代码生成,任务,：,把中间代码变换成依赖于特定机器上的低级语言代码。,目标代码的三种形式,：,（1） 绝对指令代码,（2） 汇编指令代码,（3） 可重定位的指令代码,1.3 编译过程的结构,词法分析器,语法分析器,语义分析与中间代码产生器,优化器,目标代码生成器,出 错 处 理,表 格 管 理,源程序,单词符号,语法单位,中间代码,中间代码,目标代码,遍（,pass,),对源程序或源程序的中间结果从头至尾扫描一次，并做有关的加工处理技术，并生成新的中间结果或目标程序。,编译前端：,与源语言有关，与目标机无关的部分。,（ 词法分析、语法分析、语义分析与,中间代码生成、优化 ）,编译后端：,与源语言无关，与目标机有关的部分。,（优化、目标代码生成）,1.4 编译程序与程序设计环境,编辑程序（智能提示、词法查错）,编译程序,连接程序,调试工具,配置管理程序,控制流分析工具,1.5 编译程序的生成,机器/汇编语言直接编写,在现有编译器基础上用高级语言编写,先实现语言的内核编译，再进行自编译扩展,先实现某语言的编译，再用该语言实现另一语言的编译，即编译编译程序,利用编译程序产生器输入源语言和目标语言的形式描述而,自动产生,编译程序,作业（1）,一、术语解释,翻译程序 编译程序 解释程序,遍 编译前端 编译后端,二、简答：,1.,编译程序分为哪几个阶段？各阶段的任务是什么？,2.描述词法规则、语法规则和语义规则的工具是什么？,3.画出编译程序的结构框图。,