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编译原理 第一章：概论 包永红 baoyh@ 主要内容 课程在专业知识体系中的位置 《编译原理》课程教学目的 翻译系统 编译系统功能分析 编译程序的生成 编译技术应用 参考资料 编译技术在计算机科学与技术专业知识体系中的位置 计算机系统 硬件系统 软件系统 编译技术在计算机科学与技术专业知识体系中的位置 从程序运行角度看知识体系 需求 =高层建模 =实现、测试 =程序、数据库 =操作系统 =硬件执行 编译技术在计算机科学与技术专业知识体系中的位置 编译技术在计算机科学与技术专业知识体系中的位置 《编译原理》课程教学目的 经典编译过程 有利于对程序设计语言的理解，可以迅速的掌握新的语言工具 蕴含计算机学科中的解决问题的基本思路、理论与实践相结合（Tiny语言编译器） 翻译系统 翻译程序(Translator) 将某种语言描述的程序（源程序source program）翻译成等价的另一种语言描述的程序（目标程序object program）。 翻译系统 编译程序（Compiler） 把源程序一次性等价地转换成另一种目标语言的程序 翻译系统 解释程序（Interpreter） 读取一句源程序翻译为目标代码并执行，依次循环。不产生目标程序，而是边翻译边执行源程序本身 编译系统功能 把英文翻译为中文 识别出句子中的一个个单词； 分析句子的语法结构； 根据句子的含义进行初步翻译； 对译文进行修饰； 写出最后的译文。 编译系统功能分析 编译系统功能分析 词法分析(Lexical Analyzer,scanner) 从左到右扫描源程序（字符串），并将字符串转换成单词（Token）：同时要查词法错误，进行标识符登记。 自然语言举例： He gave me a book He gave me a book 程序设计语言举例： main(){ printf(“Hello.”); } 编译系统功能分析 语法分析（Syntax Analyzer，Parser） 在词法分析的基础上，根据语言的语法规则把单词符号串分解成各类语法单位，构造语法树，指出语法错误，指导翻译 自然语言举例： He gave me a book. 句子 ? 主语谓语间接宾语直接宾语 主语 ? 代词 谓语 ? 动词 间接宾语 ? 代词 直接宾语 ? 冠词 名词 代词 ? He 代词 ? me 名词 ? book 冠词 ? a 动词 ? gave 程序设计语言举例： res=fact*(term1+term2); 编译系统功能分析 语义分析 自然语言： 程序设计语言：类型检查（运算合法性，取值范围等） 编译系统功能分析 中间代码生成 后缀表示、中缀表示、前缀表示、三元组、四元组 机器无关、简单规范、易于优化转换 编译系统功能分析 代码优化：对于前阶段产生的中间代码进行加工变换，以期在最后阶段产生更高效的目标代码。 机器相关 机器无关 编译系统功能分析 目标代码生成：把中间代码变换成特定机器上的目标代码。 依赖于硬件系统结构和机器指令的含义 目标代码三种形式: 绝对指令代码: 可直接运行 可重新定位指令代码: 需要连接装配 汇编指令代码: 需要进行汇编 编译系统功能分析 表格管理 管理各种符号表（常数、标号、变量、过程、结构…），查，填(登记、查找)源程序中出现的符号和编译程序生成符号，为编译各阶段提供信息 辅助语法检查、语义检查 完成静态绑定、管理编译过程 Hash表、链表等技术 编译系统功能分析 错误处理 词法：拼写… 语法：语句结构、表达式结构 … 语义：类型不匹配… Tiny编译器设计 编译前端与后端 编译前端：与源语言有关，如词法分析，语法分析，语义分析与中间代码产生，与机器无关的优化 编译后端：与目标机有关，与目标机有关的优化，目标代码产生 优点：减少对内存容量的要求，程序逻辑结构清晰; 优化更充分，有利于移植。 不足: 编译程序运行的效率低 遍(pass) 所谓遍， 就是对源程序或源程序的中间表示从头到尾扫描一次。 编译程序的生成 设计目标 目标程序小，执行速度快 编译程序小，执行速度快 诊断能力强，可靠性强 可移植性，可扩充性 编译程序的形象表示 T型图 编译程序的形象表示 A机器上有个C语言编译器，要实现新语言New的编译器 编译程序的形象表示 A机器上有个C语言编译器，可否利用此编译器实现B机器上的C语言编译器 编译程序的形象表示 直接在一个机器上实现C语言编译器 用汇编语言实现一个C子集编译程序 用汇编语言程序处理该程序 用C子集编制C语言的编译程序 … T型图测试 编译技术应用 程序设计语言编辑器 查询解释器 复杂数据的处理框架 自然语言处理 并行编译技术 反编译技术 本书源代码下载 /faculty/louden/cmpte