语言全解学习.pptx

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1、课 程 简 介课程内容介绍编译器构造的一般原理和基本实现方法介绍的理论知识：形式语言和自动机理论、语法制导的定义和属性文法、类型论等强调形式化描述技术强调对编译原理和技术的宏观理解，不把注意力分散到枝节算法，不偏向于某种源语言或目标机器第1页/共28页课 程 简 介学习的意义对编程语言的设计和实现有深刻的理解，对和编程语言有关的理论有所了解，对宏观上把握编程语言来说，起一个奠基的作用。从软件工程看，编译器是一个很好的实例，所介绍的概念和技术能应用到一般的软件设计之中。大多数程序员同时是简单语言的设计者，有助于提高对这些语言的设计水平。在软件逆向工程、程序理解和软件安全等方面有着广泛的应用。第2

2、页/共28页课 程 简 介教材和参考书1、吕映芝、张素芹、蒋维杜，编译原理，清华大学出版社 1998.12、Alfred V.Aho、Ravi Sethi、Jeffrey D.Ullman 著，李建中、姜守旭译，编译原理，机械工业出版社 2004.8第3页/共28页第一章第一章第一章第一章 编译程序概论编译程序概论编译程序概论编译程序概论1.1 1.1 什么是编译程序什么是编译程序 第4页/共28页第5页/共28页编译程序:是一种翻译程序，它能够把某种语言的程序转换成另一种语言的程序，而后者与前者在逻辑上是等价的。如果源语言是诸如FORTRAN、Pascal、C、Smalltalk或Java这

3、样的“高级语言”，而目标语言如汇编语言之类的“低级语言”这样的翻译程序则称之为编译程序。第6页/共28页编译程序高级语言程序高级语言程序（源程序）（源程序）低级语言程序低级语言程序（目标程序）（目标程序）编译程序的功能编译程序的功能第7页/共28页需预处理的源程序需预处理的源程序预处理程序预处理程序高级语言程序的处理过程高级语言程序的处理过程源程序源程序编译程序编译程序汇编程序汇编程序目标汇编程序目标汇编程序可再装配的机器代码可再装配的机器代码装配装配/连接编辑程序连接编辑程序绝对机器代码绝对机器代码可再装配目标文件可再装配目标文件第8页/共28页1.2 1.2 编译过程概述编译过程概述词法分

4、析语法分析语义分析代码优化源程序单词符号语法单位中间代码中间代码表格管理出错处理目标代码生成目标代码中间代码产生第9页/共28页 掌握编译过程的六个基本阶段，是我们学习掌握编译过程的六个基本阶段，是我们学习编译原理课程的基本内容，把编译的六个基本阶编译原理课程的基本内容，把编译的六个基本阶段与英译中的六个步骤相比较，有利于对编译过段与英译中的六个步骤相比较，有利于对编译过程的理解：程的理解：第10页/共28页英译与编译的比较1.1.识别出句子中的一个个单词识别出句子中的一个个单词2.2.分析句子的语法结构分析句子的语法结构3.3.初步翻译句子的含意初步翻译句子的含意4.4.译文修饰译文修饰5.

5、5.写出最后译文写出最后译文1.词法分析词法分析2.2.语法分析语法分析3.3.语义分析中间代码生成语义分析中间代码生成4.4.代码优化代码优化5.5.目标代码生成目标代码生成第11页/共28页1.2.1 词法分析 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（也称单词符号，或简称符号）在词法分析阶段工作所依循的是语言的词法规则。描述词法规则的有效工具是正规式和有限自动机。例：float a,b,c;a=b+c*10;第12页/共28页1.2.2 语法分析 语法分析的任务：在词法分析的基础上，根据语言的语法规则，把单词符号分解成各类语法单位（语法范畴），如“短语”、“句子”

6、、“表达式”、“程序段”等。语法规则通常用上下文无关文法描述。*abC10第13页/共28页1.2.3 语义分析 是审查源程序有无语义错误，为代码生成阶段收集类型信息，当发现不符合语言规范时，编译程序应报告错误。如类型审查。*abC10inttofloat第14页/共28页1.2.4 中间代码生成 进行完语法分析和语义分析之后，有的编译程序源程序变成一种内部表示形式，这种内部表示形式叫做中间语言或中间代码。所谓“中间代码”是一种结构简单、含义明确的记号系统。(1)(inttofloat 10 -t1)(2)(*C t1 t2)(3)(+b t2 t3)(4)(=t3 -a)第15页/共28页1

7、.2.4 代码优化 优化的任务在于对前段产生的中间代码进行加工，以期在最后阶段产生更为高效（省时间和空间）的代码 优化所依循的原则是程序的等价变换规则 其方法有：公共子表达式的提取、循环优化、删除无用代码等。(1)(*C 10.0 t1)(2)(+b t1 a)第16页/共28页1.2.5 目标代码生成 这一阶段的任务：把中间代码（或经优化处理后）变换成特定机器上的低级语言代码。它有赖于硬件系统结构和机器指令含义。(1)MOVF C,R2;(2)MULF#10.0,R2;(3)MOVF b,R1;(4)ADDF R1,R2;(5)MOV R1,a;第17页/共28页1.2.6 表格管理 编译过

8、程中源程序的各种信息被保留在不同的表格里，编译各阶段都涉及到构造、查找、更新有关表格。在编译程序使用的表格中最重要的是符号表它用来登记源程序中出现的每一个名字以及名子的各种属性。如一个名字是常量名、变量名，还是过程名等；如果是变量名它的类型又是什么、所占内存是多大、地址是什么等。第18页/共28页1.2.7 出错处理 一个编译程序不仅能对书写正确的程序进行编译，而且应能对处现在源程序中的错误进行处理。如果源程序有错，编译程序应设法发现错误，把有关错误报告给用户,并且将错误所造成的影响限制在尽可能小的范围内，使得源程序的其余部分能继续被编译下去。第19页/共28页 编译程序的结构表格管理程序词法

9、分析程序语法分析程序语义分析程序代码优化程序目标代码生成程序源程序单词符号语法单位中间代码中间代码目标代码出错处理程序中间代码生成程序第20页/共28页编译各阶段的组合 1.前端和后端 前端主要由与源语言有关但与目标机无关的那些部分组成。通常包括词法分析、语法分析、语义分析、中间代码产生，有的代码优化工作，也可以包括在前端。也包括相关的出错处理和符号表管理工作。后端包括编译程序中依赖于目标机而不依赖源语言，只与中间代码有关的那些阶段，即目标代码的生成，以及相关出错处理和符号表操作。第21页/共28页2.遍 遍，也称做趟，是对源程序或其等价的中间语言程序从头到尾扫视并完成规定任务的过程。每一遍扫

10、视可完成上述一个阶段或多个阶段的工作。第22页/共28页1.3 编译技术和软件工具 编译程序无疑是实现高级语言的一个最重要的工具。但支持程序设计人员进行程序设计开发通常还需要其它一些工具：如编辑程序、连接程序、调试程序等。编译程序与这些程序设计工具一起构成所谓的程序设计环境。在一个程序设计环境中，编译程序起着中心的作用。连接程序、调试程序、程序分析等工具直接依赖于编译程序所产生的结果，而其它工具的构造也常常要用到编译的原理、方法和技术。第23页/共28页 注意编译程序与解释程序的区别，一个语言的解释程序是这样的程序：它以该语言写的源程序作为输入，但不产生目标程序，而是边解释边执行源程序本身。术语“编译”的内涵是实现从源语言表示的算法向目标语言表示的算法的等价变换。1.3.1 1.3.1 解释程序解释程序第24页/共28页1.3.2 处理源程序的软件工具 语言的结构化编辑器语言程序的调试工具程序格式化调试工具语言程序测试工具程序理解工具高级语言之间的转换工具第25页/共28页1.4 程序语言设计规范强制式语言函数式语言基于规则的语言面向对象语言第26页/共28页本章小结：1、理解编译程序的概念2、理解编译过程的不同阶段以及编译程序 的组成（重点）3、理解前端、后端、遍的概念第27页/共28页第一章 编译程序概论感谢您的观看！第28页/共28页