編譯原理

crossea 發布于2019-08-23 12:02 / 2132人閱讀

摘要：編譯器概述編輯器從邏輯上可以分為若干個階段，每個階段將源程序從一種表示變換成另一種表示。翻譯器編譯器解釋器翻譯器能夠將一種語言源語言變換成另一種語言目標語言的軟件。

1、編譯器概述

編輯器從邏輯上可以分為若干個階段，每個階段將源程序從一種表示變換成另一種表示。

以Pascal語言的 position := initial + rate * 60 為例子介紹編譯的各個階段

1.1 詞法分析

詞法分析又叫線性分析或者線性掃描

逐個讀取源程序的字符，把他們組成詞法記號（token）流，并且把詞法單元填入符號表。

在這個階段會刪除掉分隔記號的空格

1.2 語法分析

語法分析又叫層次分析

將詞法記號流按照語法結構進行層次分組，形成語法短語，語法短語常用分析樹表示

1.2.1 層次結構遵循的規則

任何一個標識符都是表達式

任何一個數都是表達式

如果e**1和e2都是表達式，那么
e1 + e2

e1 * e2

(e1)

也都是表達式

1.3 語義分析

進行語義分析，生成語法樹

作用：

（1）進行語義檢查（其中包括類型檢查）、保證各部分能有意義的集合在一起

（2）搜集類型信息

1.4 中間代碼生成

經過語法分析和語義分析之后，某些編譯器生成源程序的顯式中間表示。

具備兩個性質：易于產生、易于翻譯成目標程序

功能：

（1）需決定運算完成的次序。（疑問每個語句之多一個算符）

（2）必須產生臨時變量名。（保留每個語句的計算結果）

（3）必須處理控制流結構和過程調用

中間表示的常用形式：三地址代碼。

1.4.1 三地址代碼

三地址代碼由三地址語句序列組成，最多三個操作數

1.5 代碼優化

試圖改進代碼，產生執行較快的機器代碼

1.6 代碼生成

生成可重定位的機器代碼或者匯編碼

功能：
（1）為源程序所用的每個變量選擇存儲單元（寄存器分配）

（2）將中間代碼生成等價的機器指令序列

1.7符號表管理

符號表：為每一個標識符保存一個記錄的數據結構，記錄的域是標識符的屬性（標識符的存儲分配、類型和作用域信息）

1.8 錯誤診斷與報告

每個階段都有可能發現源程序的錯誤，在發現錯誤之后，該階段必須處理此錯誤，使得編譯可以繼續進行，以便進一步發現源程序的其他錯誤。

詞法分析階段：診斷當前被掃描的字符串不能形成語言的詞法記號。

語法分析階段：診斷記號流違反的語法規則。

語義分析階段：找到對所含操作無意義的結構。

1.9、編譯的總過程

2、階段分組（前端和后端）

在實際編譯器中，若干階段可以組合在一起，各階段之間的中間表示也無需顯示構成

通常將所有階段分為前端和后端：

前端：只依賴于源程序，由幾乎獨立于目標機器的階段或者階段的一部分組成。

   包括：詞法分析、語法分析、符號表建立、語義分析、中間代碼生成、部分代碼優化、與這些階段同時完成的錯誤處理。

后端：依賴于目標機器，一般獨立于源程序，而與中間代碼有關。

   包括：代碼優化、代碼生成、伴隨這些階段的符號表操作和錯誤處理

3、遍

編譯的幾個階段常用一遍掃描來實現，一遍掃描包括讀一個輸入文件和寫一個輸出文件

把幾個階段組成一遍，并且這些階段的活動可以在該遍中交錯進行。例如：可以把語法分析看成主導，當它需要記號時，調用詞法分析器去下一個記號。如果已經看出一個語法結構，語法分析器則激活中間代碼生成器，以完成語義分析和生成中間代碼。

4、翻譯器、編譯器、解釋器

翻譯器：能夠將一種語言（源語言）變換成另一種語言（目標語言）的軟件。

編譯器：編譯器是一種翻譯器，將高級語言變換成一種低級語言的軟件。特點在于目標語言比源語言低級

解釋器：也需要對源程序進行詞法、語法和語義分析,中間代碼生成。但是不生成目標代碼，而是直接執行源程序所指定的運算

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