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编译原理分知识点习题代码优化

1．与机器有关的代码优化有那些种类，请分别举例说明。

解答：与机器有关的优化有：寄存器优化，多处理优化，特殊的指令优化，无用的指令消除等四类。

冗余指令删除

假设源程序指令序列

a:=b+c; c:=a-d;

编译程序为其生成的代码很可能是下列指令序列：

MOV b, R0

ADD c, R0

MOV R0,a

SUB d, R0

MOV R0,c

假如第四条指令没有标号，上述两个赋值语句在一个基本块内，则第四条指令是多余的，可删除。

特殊指令的使用

例如，如果目标机器指令系统包含增1指令INC，对于i:=i+1的目标代码MOV i, R0

ADD #1, R0

MOV R0, i

便可被代之以1条指令

Inc i

说明：优化的特点是每个改进可能会引发新的改进机会，为了得到最好的改进，一般可能需要对目标代码重复扫描进行优化。

2．设有语句序列

a:=20

b:=a*(a+10);

c:=a*b;

试写出合并常量后的三元式序列。

解答：该语句序列对应的三元式序列为：

（1）（:=, 20,a）

（2）(+, a, 10)

（3）(*, a, (2) )

（4）(:=, a, b)

（5）(* a, b)

（6）(:=, (5), c)

合并常量后的三元式序列为：

（1）（:=, 20，a）

（2）(:=, 600, b)

（3）(:=, 12000, c)

3、试写出算术表达式

a+b*c-(c*b+a-e)/(b*c+d)

优化后的四元式序列。

解答：该表达式的四元式序列为：

（1）（*，b,c,T1）

（2）(+,a,T1,T2)

（3）(*,c,b,T3)

（4）(+,T3,a,T4)

（5）(-,T4,e,T5)

（6）(*,b,c,T6)

（7）(+,T6,d,T7)

（8）(/,T5,T7,T8)

（9）(-,T2,T8,T9)

可对该表达式进行删除公共子表达式的优化。优化后的四元式序列为：（1）（*，b,c,T1）

（2）(+,a,T1,T2)

（3）(-,T2,e,T5)

（4）(+,T1,d,T7)

（5）(/,T5,T7,T8)

（6）(-,T2,T8,T9)

4.设有算术表示式

（a*b+c）/(a*b-c)+(c*b+a-d)/(a*b+c)

试给出其优化后的三元式序列。

解答：该算术表达式的三元序列为：

（1）（*,a,b）

（2）(+,(1),c)

（3）(*,a,b)

（4）(-,(3),c)

（5）(/,(2),(4))

（6）(*,c,b)

（7）(+,(6),a)

（8）(-,(7),d)

（9）（*,a,b）

（10）(+,(9),c)

（11）(/,(8),(10))

（12）(+,(5),(11))

可对其进行删除公共子表达式的优化。优化后的三元式列为：

（1）（*，a,b）

(2) (+,(1),c)

(3) (-,(1),c)

(4) (/,(2),(3))

(5) (*, c, b)

(6) (+,(5),a)

(7) (-,(6),d)

(8) (/,(7),(2))

(9) (+,(4),(8))

5.试对以下基本块B1和B2应用DAG进行优化

B1: A:=B*C

D:=B/C

E:=A+D

F:=E*2

G:=B*C

H:=G*G

F:=H*G

L:=F

M:=L

B2: B:=3

D:=A+C

E:=A*C

F:=D+E

G:=B*F

H:=A+C

I:=A*C

J:=H+I

K:=B*5

L:=K+J

M:=L

并就以下两种情况分别写出优化后的四元式序列：

（1）假设G、L、M在基本块后面要被引用;

（2）假设只有L在基本块后面要被引用。

解答:一般应用DAG在一个基本块内可以进行三种优化:合并常量、删除无用赋值以及多余运算。

对于基本块B

,其DAG如图7.1所示。

(1) 若只有G、L、M在基本块后面要被引用

G:=B*C 或 G:=B*C

H:=G*G S:=G*G

L:=H*G L:=S*G

M:=L M:=L (S为临时变量)

(2)若只有L在基本块后面要被引用

G:=B*C 或 S1:=B*C

H:=G*G S2:=S1*S1

L:=H*G L:=S2*S1 (S1、S2为临时变量)

对于基本块B2,其DAG如图7.2所示。

3 A C 15

图7.2 基本块B2的DAG图

优化后的四元式序列如下:

(1) 若只有G、L、M在基本块后面要被引用

D:=A+C

E:=A*C

F:=D+E

G:=3*F

L:=F+15

M:=L

(2) 若只有L在基本块后面要被引用

D:=A+C 或 S1:=A+C

E:=A*C S2:=A*C

F:=D+E S3:=S1+S2

L:=F+15 L:=S3+15

(S1、S2、S3为临时变量) 6. 对于基本块P

S0:=2

S1:=3/S0

S2:=T-C

S3:=T+C

R:=S0/S3

H:=R

S4:=3/S1

S5:=T+C

S 6:=S 4/S 5

H:=S 6*S 2

(1)试应用DAG 进行优化。

(2)假定只有R 、H 在基本块出口是活跃的,试写出优化后的四元式序列。

(3)假定只有两个寄存器R 0、R 1试写出上述优化后的四元式序列的目标代码。

解答

2 1.5 T C

图7.3基本块P 的DAG 图

优化后的四元式序列为:

S 0:=2

S 4:=2

S 1:=1.5

S 2:=T-C

S 3:=T+C

S 5:=S 3

R:=2/S 3

S 6:=R

H:=S 6*S 2

(2) 若只有R 、H 在基本块出口是活跃的,优化后的四元式序列为:

S 2:=T-C

S 3:=T+C

R:=2/S 3

H:=R *S 2

(3) 假定只有两个寄存器R 0、R 1,上述优化后的四元式序列的目标代码为: LD R 0 T

SUB R 0 C

ST R 0 S2

LD R0 T

ADD R0 C

LD R1 2

DIV R1 R0

LD R0 S2

MUL R1 R0

ST R1 H

7. 设有入图7.4所示的程序流程图:

图7.4 程序流图

(1)求出流图中各个结点n的必经结点集D(n);

(2)求出该流图中的回边;

(3)求出该流图中的循环。

解答:

(1) 在程序流图中,对任意的结点n i和n j,如果从流图的首结点出发,到达n j的任

一通路都必须经过n i,则称n i是n j的必经结点,记为n i DOM n j。流图中结点n 的所有必经结点称为结点n的必经结点集,记为 D (n)。

流图中各结点n的必经结点集 D (n)为:

D (B1) ={B1}

D (B2) ={B1,B2}

D (B3) ={B1,B2,B3}

D (B4) ={B1,B2,B3,B4}

D (B5) ={B1,B2,B3,B5}

D (B6) ={B1,B2,B3,B6}

D (B7) ={B1,B2,B7}

D (B8) ={B1,B2,B7,B8}

(2) 流图的回边是指: 若a→b是流图中一条有向边,且有b DOM a,则称a→b是

流图的一条回边。

题目所给流图中,有有向边B7→B2,又有D (B7)={B1,B2,B7},所以, B2DOM B7, 即B7→B2是流图的回边。且无其他回边。

(3) 该流图中的循环可利用回边求得。

如果以知有向边n→d是一回边,由它组成的循环就是由结点d、结点n以及

有通路到达n而该通路不经过d的所有结点组成,且d是该循环的唯一入口结点。

题目所给出流图中,只有一条回边B7→B2,在该流图中,凡是不能经过结点B2有通

路到达结点B7的结点,只有B3,B4,B5,B6,所以,由回边B7→B2组成的循环是

{ B2,B3,B4,B5,B6,B7}。

8. (中国科学院计算机所1997年) 试画出如下中间代码序列的程序流图,并求

出:

(1)各结点的必经结点集合D (n);

(2)流图中的回边与循环。

J:=0;

L1: I:=0;

if I<8 goto L3;

L2: A:=B+C;

B:=D*C;

L3: if B=0 goto L4;

Write B;

goto L5;

L4: I:=I+1;

if I<8 goto L2;

L5: J:=J+1;

if J<=3 goto L1;

HALT

解答: 程序的流图入图7.5所示。

(1) 各结点的必经结点集分别为:

D (n0) ={n0}

D (n1) ={n0,n1}

D (n2) ={n0,n1,n2}

D (n3) ={n0,n1,n3}

D (n4) ={n0,n1,n3,n4}

D (n5) ={n0,n1,n3,n5}

D (n6) ={n0,n1,n3,n6}

D (n7) ={n0,n1,n3,n6,n7}

（2）流图中的回边有一条：即n

6n 1

该回边表示的循环为：（n

1,n

）,入口为n

,出口为n

9.(武汉大学1991年)试对下面的程序段进行尽可能的优化：

i：=１

j：=１０

read k

l： x：=k* i

y: =j* i

z: =x*y

write j

i:=i+1

if i<100 goto l

halt

并指明你进行了何种优化，给出优化过程的简要说明及每种优化后的结果形式。解答：程序的流程图如下所示：

Ｂ1

Ｂ

Ｂ3:

图7.6程序流图

由程序流图可知，｛Ｂ２｝为一个循环。

对于本题中的循环可进行以下优化：

·削减强度

循环中有

x:=x*i

y:=y*i

j,k在循环中不改变值。i每次增加１,x和y的赋值运算可进行强度削减，于是程序流图变为图7.7所示。

Ｂ２：

B3:

图7.7削减强度后的程序流图

· 删除归纳变量

由于i 是循环中的基本归纳变量，x 、y 是与y 同族的归纳变量，且有线性关系

x ：=k*i y ：=j*i

所以，i<100完全可用x<100*k 或y<100*j 代替。于是，进一步优化为图7.8所示。

· 代码外提

将循环中不变运算

write j

tl:=100*k

提到循环外的前置节点B21中，于是程序流图变为7.9所示的情形。

B 2:

图7.8归纳变量后的程序流图

10.在循环优化中，为什么要代码外提？试说明在哪些情况下代码可外提？

解答：代码外提可以减少循环中的指令数目，从而节省目标代码运行的时间。对于循环中L的每一个不变运算

s：A：=B op C 或 A：=B

检查它是否满足以下两个条件：

（1）（a）s所在的节点是L的所有的出口节点的必经节点；

（b）Ａ在Ｌ中其他地方未再定值；

（c）Ｌ中所有Ａ的引用点只有s中Ａ的定植才能到达。

(2)Ａ离开Ｌ后不再是活跃的，并且条件（１）中的（a）和（b）成

立，所谓Ａ离开Ｌ后不再是活跃的，是指Ａ在Ｌ的任何出口节点

的后继节点（当然是指那些不属于Ｌ的后继）入口处不是活跃的。

符合上述（１）或（２）的不变运算s可以外提到Ｌ的前置节点中。但是。

S的运算对象（Ｂ或Ｃ）是在Ｌ中定植的，那么只有当这些定植代码都已

外提到前置节点中时。才能把s也提到前置节点中。

11.以下循环是最内循环，是对其进行循环优化。

A := 0

I := 1

L1:

B := J + 1

C := B + I

A := C + A

IF I = 100 GOTO L2

I := I + 1

GOTO L1

L2:

解答：程序的流程图如图所表示

有流程图可见，{B2, B3}是一个循环，该循环可进行以下有话：

代码外提

B2中的 B := J + 1是循环的不变运算，可提到循环外。

删除归纳变量

I是循环的基本归纳变量，C是与I同组的归纳变量，且二者有如下线性关系： C: := B + I于是I = 100 完全可用 C = B + 100代替。相应的I := I +1可用C := C + 1代替。于是流程图变为图所表示

图7.10 优化后的程序流图

14．设有循环语句

FOR i:=1 TO n DO

BEGINa

a:=u*v

b:=m*m

c:=c+b*b

END

试写出循环外提后的结果。

解答：该语句的四元式为：

（1）（:=，1, , i）

（2）) (-, n, i, T0 )

（3）(BMZ, T0, ，（14）)

（4）（*，u, v, T1 ）

（5）（:=, T1，，a）

（6）（*，m, m, T2）

（7）（:=, T2，，b）

（8）（*，b, b, T3）

（9）（+，c，T3，T4）

（10）（：=，T4 ，，c）

（11）（+，1，i, T5）

(12)(:=, T5, , i)

(13)(BR, , ,(2))

由于a:=u*v；b:=m*m是循环的不变运算，均可外提；且b:=m*m；外提后，b*b也是循环的不变运算，也可外提。优化后的四元式如下：（1）（:=，1, , i）

（2）（*，u, v, T1 ）

（3）（:=, T1，，a）

（4）（*，m, m, T2）

（5）（:=, T2，，b）

（6）（*，b, b, T3）

（7）（:=，0，，c）

（8）) (-, n, i, T0 )

（9）(BMZ, T0, ，（14）)

（10）（+，c，T3，T4）

（11）（：=，T4 ，，c）

（12）（+，1，i, T5）

（13）(:=, T5, , i)

(14)(BR, , ,(8))

（15）

（9）（+，c，T3，T4）

（10）（：=，T4 ，，c）

（11）（+，1，i, T5）

(15)(:=, T5, , i)

(16)(BR, , ,(2))

15.如何理解有的程序优化后质量反而下降？

解答：进行了代码优化后生成的目标代码，对于极个别的源程序来说，可能质量可能非但没有改进，发而有所下降。这是因为，源程序形形色色，内涵丰富，某种语言结构组合可能进行优化反而降低质量的反例。这并不矛盾，只要对于大多数源程序有较明显的质量改进就可以认为所做的优化成功。

编译原理知识点汇总

编译原理的复习提纲 1.编译原理=形式语言+编译技术 2.汇编程序：把汇编语言程序翻译成等价的机器语言程序 3.编译程序：把高级语言程序翻译成等价的低级语言程序 4.解释执行方式：解释程序，逐个语句地模拟执行翻译执行方式：翻译程序，把程序设计语言程序翻译成等价的目标程序 5.计算机程序的编译过程类似，一般分为五个阶段：词法分析、语法分析、语义分析及中间代码生成、代码优化、目标代码生成词法分析的任务：扫描源程序的字符串，识别出的最小的语法单位（标识符或无正负号数等）语法分析是：在词法分析的基础上的，语法分析不考虑语义。语法分析读入词法分析程序识别出的符号，根据给定的语法规则，识别出各个语法结构。语义分析的任务是检查程序语义的正确性，解释程序结构的含义，语义分析包括检查变量是否有定义，变量在使用前是否具有值，数值是否溢出等。

语法分析完成之后，编译程序通常就依据语言的语义规则，利用语法制导技术把源程序翻译成某种中间代码。所谓中间代码是一种定义明确、便于处理、独立于计算机硬件的记号系统，可以认为是一种抽象机的程序代码优化的主要任务是对前一阶段产生的中间代码进行等价变换，以便产生速度快、空间小的目标代码编译的最后一个阶段是目标代码生成，其主要任务是把中间代码翻译成特定的机器指令或汇编程序编译程序结构包括五个基本功能模块和两个辅助模块 6.编译划分成前端和后端。编译前端的工作包括词法分析、语法分析、语义分析。编译前端只依赖于源程序，独立于目标计算机。前端进行分析编译后端的工作主要是目标代码的生成和优化后端进行综合。独立于源程序，完全依赖于目标机器和中间代码。把编译程序分为前端和后端的优点是：可以优化配置不同的编译程序组合，实现编译重用，保持语言与机器的独立性。 7.汇编器把汇编语言代码翻译成一个特定的机器指令序列第二章 1.符号，字母表，符号串，符号串的长度计算P18，子符号串的含义，符号串的简单运算XY，Xn， 2.符号串集合的概念，符号串集合的乘积运算，方幂运算，闭包与正闭包的概念P19，P20A0 ={ε} 3.重写规则，简称规则。非xx（V

编译原理(清华大学第2版)课后习题答案

第三章 N=>D=> {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9} N=>ND=>NDD L={a |a(0|1|3..|9)n且 n>=1} (0|1|3..|9)n且 n>=1 {ab,} a n b n n>=1 第6题. (1) <表达式> => <项> => <因子> => i (2) <表达式> => <项> => <因子> => (<表达式>) => (<项>) => (<因子>)=>(i) (3) <表达式> => <项> => <项>*<因子> => <因子>*<因子> =i*i (4) <表达式> => <表达式> + <项> => <项>+<项> => <项>*<因子>+<项> => <因子>*<因子>+<项> => <因子>*<因子>+<因子> = i*i+i (5) <表达式> => <表达式>+<项>=><项>+<项> => <因子>+<项>=i+<项> => i+<因子> => i+(<表达式>) => i+(<表达式>+<项>) => i+(<因子>+<因子>) => i+(i+i) (6) <表达式> => <表达式>+<项> => <项>+<项> => <因子>+<项> => i+<项> => i+<项>*<因子> => i+<因子>*<因子> = i+i*i 第7题

第9题语法树 s s s* s s+a a a 推导: S=>SS*=>SS+S*=>aa+a* 11. 推导:E=>E+T=>E+T*F 语法树: E +T * 短语: T*F E+T*F 直接短语: T*F 句柄: T*F 12．

短语：直接短语：句柄： 13.(1)最左推导：S => ABS => aBS =>aSBBS => aBBS => abBS => abbS => abbAa => abbaa 最右推导：S => ABS => ABAa => ABaa => ASBBaa => ASBbaa => ASbbaa => Abbaa => a1b1b2a2a3 (2) 文法：S → ABS S → Aa S →ε A → a B → b (3) 短语：a1 , b1 , b2, a2 , , bb , aa , abbaa, 直接短语： a1 , b1 , b2, a2 , , 句柄：a1 14 (1) S → AB A → aAb | ε B → aBb | ε (2) S → 1S0 S → A A → 0A1 |ε 第四章 1. 1. 构造下列正规式相应的DFA (1)1(0|1)*101 NFA (2) 1(1010*|1(010)*1)*0 NFA

编译原理实验指导

编译原理实验指导实验安排：上机实践按小组完成实验任务。每小组三人，分别完成TEST语言的词法分析、语法分析、语义分析和中间代码生成三个题目,语法分析部分可任意选择一种语法分析方法。先各自调试运行，然后每小组将程序连接在一起调试，构成一个相对完整的编译器。实验报告：上机结束后提交实验报告，报告内容： 1．小组成员； 2．个人完成的任务； 3．分析及设计的过程； 4．程序的连接； 5．设计中遇到的问题及解决方案； 6．总结。

实验一词法分析一、实验目的通过设计编制调试TEST语言的词法分析程序，加深对词法分析原理的理解。并掌握在对程序设计语言源程序进行扫描过程中将其分解为各类单词的词法分析方法。编制一个读单词过程，从输入的源程序中，识别出各个具有独立意义的单词，即基本字、标识符、常数、运算符、分隔符五大类。并依次输出各个单词的内部编码及单词符号自身值。二、实验预习提示 1．词法分析器的功能和输出格式词法分析器的功能是输入源程序，输出单词符号。词法分析器的单词符号常常表示成以下的二元式(单词种别码，单词符号的属性值)。 2．TEST语言的词法规则 →|ID|ID →|NUM →a|b|…|z|A|B|…|Z →1|2|…|9|0 →+|-|*|/|=|（|）|{|}|：|，|；|＜|＞|! →＞=|＜=|！=|== →/* →*/ 三、实验过程和指导 1.阅读课本有关章节，明确语言的语法，画出状态图和词法分析算法流程图。 2.编制好程序。 3.准备好多组测试数据。 4.程序要求程序输入/输出示例：

编译原理_第三版_课后答案

编译原理课后题答案第二章 P36-6 (1) L G ()1是0~9组成的数字串 (2) 最左推导: N ND NDD NDDD DDDD DDD DD D N ND DD D N ND NDD DDD DD D ??????????????????0010120127334 556568 最右推导: N ND N ND N ND N D N ND N D N ND N ND N D ??????????????????77272712712701274434 886868568 P36-7 G(S) O N O D N S O AO A AD N →→→→→1357924680||||||||||| P36-8 文法： E T E T E T T F T F T F F E i →+-→→|||*|/()| 最左推导: E E T T T F T i T i T F i F F i i F i i i E T T F F F i F i E i E T i T T i F T i i T i i F i i i ?+?+?+?+?+?+?+?+??????+?+?+?+?+?+********()*()*()*()*()*()*() 最右推导:

E E T E T F E T i E F i E i i T i i F i i i i i E T F T F F F E F E T F E F F E i F T i F F i F i i i i i ?+?+?+?+?+?+?+?+?????+?+?+?+?+?+?+**********()*()*()*()*()*()*()*() 语法树：/******************************** E E F T E + T F F T +i i i E E F T E -T F F T -i i i E E F T +T F F T i i i *i+i+i i-i-i i+i*i *****************/ P36-9 句子iiiei 有两个语法树： S iSeS iSei iiSei iiiei S iS iiSeS iiSei iiiei ???????? P36-10 /************** ) (|)(|S T T TS S →→ ***************/ P36-11 /*************** L1: ε ||cC C ab aAb A AC S →→→ L2:

编译原理复习题及答案

编译原理复习题及答案一、选择题 1．一个正规语言只能对应(B) A 一个正规文法 B 一个最小有限状态自动机 2．文法G[A]：A→εA→aB B→Ab B→a是(A) A 正规文法 B 二型文法 3．下面说法正确的是(A) A 一个SLR（1）文法一定也是LALR（1）文法 B 一个LR（1）文法一定也是LALR（1）文法 4．一个上下文无关文法消除了左递归，提取了左公共因子后是满足LL（1）文法的(A) A 必要条件 B 充分必要条件 5．下面说法正确的是(B) A 一个正规式只能对应一个确定的有限状态自动机 B 一个正规语言可能对应多个正规文法 6．算符优先分析与规范归约相比的优点是(A) A 归约速度快 B 对文法限制少 7．一个LR（1）文法合并同心集后若不是LALR（1）文法(B) A 则可能存在移进/归约冲突 B 则可能存在归约/归约冲突 C 则可能存在移进/归约冲突和归约/归约冲突 8．下面说法正确的是(A) A Lex是一个词法分析器的生成器 B Yacc是一个语法分析器 9．下面说法正确的是(A) A 一个正规文法也一定是二型文法 B 一个二型文法也一定能有一个等价的正规文法 10．编译原理是对(C)。 A、机器语言的执行 B、汇编语言的翻译 C、高级语言的翻译 D、高级语言程序的解释执行 11．(A)是一种典型的解释型语言。

A．BASIC B．C C．FORTRAN D．PASCAL 12．把汇编语言程序翻译成机器可执行的目标程序的工作是由(B)完成的。 A. 编译器 B. 汇编器 C. 解释器 D. 预处理器 13．用高级语言编写的程序经编译后产生的程序叫(B) A．源程序 B．目标程序C．连接程序D．解释程序 14．(C)不是编译程序的组成部分。 A.词法分析程序 B.代码生成程序 C.设备管理程序 D.语法分析程序 15．通常一个编译程序中，不仅包含词法分析，语法分析，语义分析，中间代码生成，代码优化，目标代码生成等六个部分，还应包括(C)。 A．模拟执行器B．解释器 C．表格处理和出错处理D．符号执行器16．编译程序绝大多数时间花在(D)上。 A．出错处理B．词法分析C．目标代码生成D．表格管理 17．源程序是句子的集合，(B)可以较好地反映句子的结构。 A. 线性表 B. 树 C. 完全图 D. 堆栈 18．词法分析器的输出结果是(D)。 A、单词自身值 B、单词在符号表中的位置 C、单词的种别编码 D、单词的种别编码和自身值 19．词法分析器不能(D) A. 识别出数值常量 B. 过滤源程序中的注释 C. 扫描源程序并识别记号 D. 发现括号不匹配 20．文法：G：S→xSx | y所识别的语言是(D)。 A、xyx B、(xyx)* C、x*yx* D、x n yx n (n≥0) 21．如果文法G是无二义的，则它的任何句子α(A) A．最左推导和最右推导对应的语法树必定相同 B．最左推导和最右推导对应的语法树可能不同 C．最左推导和最右推导必定相同 D．可能存在两个不同的最左推导，但它们对应的语法树相同 22．正则文法(A)二义性的。 A. 可以是 B. 一定不是 C. 一定是 23．(B)这样一些语言，它们能被确定的有穷自动机识别，但不能用正则表达式表示。 A. 存在 B. 不存在 C. 无法判定是否存在 24．给定文法A→bA | ca，为该文法句子的是(C) A. bba B. cab C. bca D. cba

编译原理实验代码

[实验任务] 完成以下正则文法所描述的Pascal语言子集单词符号的词法分析程序。 <标识符>→字母︱<标识符>字母︱<标识符>数字 <无符号整数>→数字︱<无符号整数>数字 <单字符分界符> →+ ︱－︱* ︱; ︱(︱) <双字符分界符>→<大于>=︱<小于>=︱<小于>>︱<冒号>=︱<斜竖>* <小于>→< <等于>→= <大于>→> <冒号> →: <斜竖> →/ 该语言的保留字：begin end if then else for do while and or not 说明：1 该语言大小写不敏感。 2 字母为a-z A-Z，数字为0-9。 3可以对上述文法进行扩充和改造。 4 ‘/*……*/’为程序的注释部分。 [设计要求] 1、给出各单词符号的类别编码。 2、词法分析程序应能发现输入串中的错误。 3、词法分析作为单独一遍编写，词法分析结果为二元式序列组成的中间文件。 4、设计两个测试用例（尽可能完备），并给出测试结果。 demo.cpp #include #include #include #include "demo.h" char token[20]; int lookup(char *token) { for (int i = 0; i < 11; i++) { if (strcmp(token, KEY_WORDS[i]) == 0) { return i+1; } } return 0; } char getletter(FILE *fp) { return tolower(fgetc(fp)); } void out(FILE *fp, int c, char *value) {

编译原理第十章代码优化

第十章代码优化某些编译程序在中间代码或目标代码生成之后要对生成的代码进行优化。所谓优化，实质上是对代码进行等价变换，使得变换后的代码运行结果与变换前代码运行结果相同，而运行速度加大或占用存储空间少，或两者都有。优化可在编译的不同阶段进行，对同一阶段，涉及的程序范围也不同，在同一范围内，可进行多种优化。一般，优化工作阶段可在中间代码生成之后和（或）目标代码生成之后进行。中间代码的优化是对中间代码进行等价变换。目标代码的优化是在目标代码生成之后进行的，因为生成的目标代码对应于具体的计算机，因此，这一类优化在很大程度上依赖于具体的机器，我们不做详细讨论。另外依据优化所涉及的程序范围，又可分为局部优化、循环优化和全局优化三个不同的级别。局部优化指的是在只有一个入口、一个出口的基本程序块上进行的优化。循环优化对循环中的代码进行的优化。全局优化是在整个程序范围内进行的优化。本章重点：局部优化基本块的DAG表示第一节优化技术简介为了说明问题，我们来看下面这个例子，源程序是： P :=0 For I :=1 to 20 do P :=P+A[I]*B[I]; 经过编译得到的中间代码如图10-1-1所示，这个程序段由B1和B2两个部分组成，B2是一个循环，假定机器按字节编址。那么，对于这个中间代码段，可进行如下这些优化。 1、删除多余运算（删除公共子表达式）优化的目的在于使目标代码执行速度较快。图10-1-1中间代码（3）和（6）中都有4＊I的运算，而从（3）到（6）没有对I赋值，显然，两次计算机的值是相等的。所以，（6）的运算是多余的。我们可以把（6）变换成：T4 :=T1。这种优化称为删除多余运算或称为删除公共子表达式。 2、代码外提减少循环中代码总数的一个重要办法是代码外提。这种变换把循环不变运算，即其结果独立于循环执行次数的表达式，提到循环的前面。使之只在循环外计算一次，上例中，我们可以把（4）和（7）提到循环外。经过删除多余运算和代码外提后，代码变成图10-1-2。

实验1-3 《编译原理》词法分析程序设计方案

实验1-3 《编译原理》S语言词法分析程序设计方案一、实验目的了解词法分析程序的两种设计方法之一：根据状态转换图直接编程的方式；二、实验内容 1．根据状态转换图直接编程编写一个词法分析程序，它从左到右逐个字符的对源程序进行扫描，产生一个个的单词的二元式，形成二元式（记号）流文件输出。在此，词法分析程序作为单独的一遍，如下图所示。具体任务有：（1）组织源程序的输入（2）拼出单词并查找其类别编号，形成二元式输出，得到单词流文件（3）删除注释、空格和无用符号（4）发现并定位词法错误，需要输出错误的位置在源程序中的第几行。将错误信息输出到屏幕上。（5）对于普通标识符和常量，分别建立标识符表和常量表（使用线性表存储），当遇到一个标识符或常量时，查找标识符表或常量表，若存在，则返回位置，否则返回0并且填写符号表或常量表。标识符表结构：变量名，类型（整型、实型、字符型），分配的数据区地址注：词法分析阶段只填写变量名，其它部分在语法分析、语义分析、代码生成等阶段逐步填入。常量表结构：常量名，常量值三、实验要求 1．能对任何S语言源程序进行分析在运行词法分析程序时，应该用问答形式输入要被分析的S源语言程序的文件名，然后对该程序完成词法分析任务。 2．能检查并处理某些词法分析错误词法分析程序能给出的错误信息包括：总的出错个数，每个错误所在的行号，错误的编号及错误信息。本实验要求处理以下两种错误（编号分别为1，2）： 1：非法字符：单词表中不存在的字符处理为非法字符，处理方式是删除该字符，给出错误信息，“某某字符非法”。 2：源程序文件结束而注释未结束。注释格式为：/* …… */ 四、保留字和特殊符号表

编译原理课后习题答案-清华大学-第二版

第1章引论第1题解释下列术语：（1）编译程序（2）源程序（3）目标程序（4）编译程序的前端（5）后端（6）遍答案：（1）编译程序：如果源语言为高级语言，目标语言为某台计算机上的汇编语言或机器语言，则此翻译程序称为编译程序。（2）源程序：源语言编写的程序称为源程序。（3）目标程序：目标语言书写的程序称为目标程序。（4）编译程序的前端：它由这样一些阶段组成：这些阶段的工作主要依赖于源语言而与目标机无关。通常前端包括词法分析、语法分析、语义分析和中间代码生成这些阶段，某些优化工作也可在前端做，也包括与前端每个阶段相关的出错处理工作和符号表管理等工作。（5）后端：指那些依赖于目标机而一般不依赖源语言，只与中间代码有关的那些阶段，即目标代码生成，以及相关出错处理和符号表操作。（6）遍：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。第2题一个典型的编译程序通常由哪些部分组成？各部分的主要功能是什么？并画出编译程序的总体结构图。答案：一个典型的编译程序通常包含8个组成部分，它们是词法分析程序、语法分析程序、语义分析程序、中间代码生成程序、中间代码优化程序、目标代码生成程序、表格管理程序和错误处理程序。其各部分的主要功能简述如下。词法分析程序：输人源程序，拼单词、检查单词和分析单词，输出单词的机内表达形式。语法分析程序：检查源程序中存在的形式语法错误，输出错误处理信息。语义分析程序：进行语义检查和分析语义信息，并把分析的结果保存到各类语义信息表中。

目标代码生成程序：将优化后的中间代码程序转换成目标代码程序。表格管理程序：负责建立、填写和查找等一系列表格工作。表格的作用是记录源程序的各类信息和编译各阶段的进展情况，编译的每个阶段所需信息多数都从表格中读取，产生的中间结果都记录在相应的表格中。可以说整个编译过程就是造表、查表的工作过程。需要指出的是，这里的“表格管理程序”并不意味着它就是一个独立的表格管理模块，而是指编译程序具有的表格管理功能。错误处理程序：处理和校正源程序中存在的词法、语法和语义错误。当编译程序发现源程序中的错误时，错误处理程序负责报告出错的位置和错误性质等信息，同时对发现的错误进行适当的校正（修复），目的是使编译程序能够继续向下进行分析和处理。注意：如果问编译程序有哪些主要构成成分，只要回答六部分就可以。如果搞不清楚，就回答八部分。第3题何谓翻译程序、编译程序和解释程序？它们三者之间有何种关系？答案：翻译程序是指将用某种语言编写的程序转换成另一种语言形式的程序的程序，如编译程序和汇编程序等。编译程序是把用高级语言编写的源程序转换（加工）成与之等价的另一种用低级语言编写的目标程序的翻译程序。解释程序是解释、执行高级语言源程序的程序。解释方式一般分为两种：一种方式是，源程序功能的实现完全由解释程序承担和完成，即每读出源程序的一条语句的第一个单词，则依据这个单词把控制转移到实现这条语句功能的程序部分，该部分负责完成这条语句的功

哈工大编译原理习题及答案

1.1何谓源程序、目标程序、翻译程序、编译程序和解释程序?它们之间可能有何种关系? 1.2一个典型的编译系统通常由哪些部分组成?各部分的主要功能是什么? 1.3选择一种你所熟悉的程序设计语言，试列出此语言中的全部关键字，并通过上机使用该语言以判明这些关键字是否为保留字。 1.4选取一种你所熟悉的语言，试对它进行分析，以找出此语言中的括号、关键字END以及逗号有多少种不同的用途。 1.5试用你常用的一种高级语言编写一短小的程序，上机进行编译和运行，记录下操作步骤和输出信息，如果可能，请卸出中间代码和目标代码。第一章习题解答 1.解：源程序是指以某种程序设计语言所编写的程序。目标程序是指编译程序（或解释程序）将源程序处理加工而得的另一种语言（目标语言）的程序。翻译程序是将某种语言翻译成另一种语言的程序的统称。编译程序与解释程序均为翻译程序，但二者工作方法不同。解释程序的特点是并不先将高级语言程序全部翻译成机器代码，而是每读入一条高级语言程序语句，就用解释程序将其翻译成一段机器指令并执行之，然后再读入下一条语句继续进行解释、执行，如此反复。即边解释边执行，翻译所得的指令序列并不保存。编译程序的特点是先将高级语言程序翻译成机器语言程序，将其保存到指定的空间中，在用户需要时再执行之。即先翻译、后执行。 2.解：一般说来，编译程序主要由词法分析程序、语法分析程序、语义分析程序、中间代码生成程序、代码优化程序、目标代码生成程序、信息表管理程序、错误检查处理程序组成。 3.解：C语言的关键字有：auto break case char const continue default do double else enum extern float for goto if int long register return short signed sizeof static struct switch typedef union unsigned void volatile while。上述关键字在C语言中均为保留字。 4.解：C语言中括号有三种：{}，[]，（）。其中，{}用于语句括号；[]用于数组；（）用于函数（定义与调用）及表达式运算（改变运算顺序）。C语言中无END关键字。逗号在C语言中被视为分隔符和运算符，作为优先级最低的运算符，运算结果为逗号表达式最右侧子表达式的值（如：(a,b,c,d)的值为d）。 5.略第二章前后文无关文法和语言 21设有字母表A1={a,b,…,z}，A2={0,1,…,9}，试回答下列问题： (1) 字母表A1上长度为2的符号串有多少个? (2) 集合A1A2含有多少个元素? (3) 列出集合A1 (A1∪A2)*中的全部长度不大于3的符号串。

编译原理实验题目及报告要求

编译原理上机实验试题一、实验目的通过本实验使学生进一步熟悉和掌握程序设计语言的词法分析程序的设计原理及相关的设计技术，如何针对确定的有限状态自动机进行编程序；熟悉和掌握程序设计语言的语法分析程序的设计原理、熟悉和掌握算符优先分析方法。二、实验要求本实验要求：①要求能熟练使用程序设计语言编程；②在上机之前要有详细的设计报告（预习报告）； ③要编写出完成相应任务的程序并在计算机上准确地运行；④实验结束后要写出上机实验报告。三、实验题目针对下面文法G(S)： S→v = E E→E+E│E-E│E*E│E/E│（E）│v │i 其中，v为标识符，i为整型或实型数。要求完成 ①使用自动机技术实现一个词法分析程序； ②使用算符优先分析方法实现其语法分析程序，在语法分析过程中同时完成常量表达式的计算。

1、题目（见“编译原理---实验题目.doc，“实验题目”中的第一项） 2、目的与要求（见“编译原理---实验题目.doc”） 3、设计原理： (1)单词分类：标识符，保留字，常数，运算符，分隔符等等 (2)单词类型编码 (3)自动机 4、程序流程框图 5、函数原型（参数，返回值） 6、关键代码（可打印，只打印关键代码） 7、调试：（1）调试过程中遇到的错误，如何改进的；（2）需要准备测试用例（至少3个，包含输入和输出）——（可打印） 8、思考： (1)你编写的程序有哪些要求是没有完成的，你觉得该采用什么方法去完成； (2)或者是你觉得程序有哪些地方可以进一步完善，简述你的完善方案。

1、题目（见“编译原理---实验题目.doc，“实验题目”中的第二项） 2、目的与要求（见“编译原理---实验题目.doc”） 3、设计原理：构造出算法优先关系表 4、程序流程框图 5、函数原型（参数，返回值） 6、关键代码（可打印，只打印关键代码） 7、调试：（1）调试过程中遇到的错误，如何改进的；（2）需要准备测试用例（至少3个，包含输入和输出）——（可打印） 8、思考： (1)你编写的程序有哪些要求是没有完成的，你觉得该采用什么方法去完成； (2)或者是你觉得程序有哪些地方可以进一步完善，简述你的完善方案。

编译原理教程课后习题答案——第四章

第四章语义分析和中间代码生成 4.1 完成下列选择题： (1) 四元式之间的联系是通过实现的。 a. 指示器 b. 临时变量 c. 符号表 d. 程序变量 (2) 间接三元式表示法的优点为。 a. 采用间接码表，便于优化处理 b. 节省存储空间，不便于表的修改 c. 便于优化处理，节省存储空间 d. 节省存储空间，不便于优化处理 (3) 表达式(┐A∨B)∧(C∨D)的逆波兰表示为。 a. ┐AB∨∧CD∨ b. A┐B∨CD∨∧ c. AB∨┐CD∨∧ d. A┐B∨∧CD∨ (4) 有一语法制导翻译如下所示： S→bAb {print″1″} A→(B {print″2″} A→a {print″3″} B→Aa) {print″4″} 若输入序列为b(((aa)a)a)b，且采用自下而上的分析方法，则输出序列为。a. 32224441 b. 34242421 c. 12424243 d. 34442212 【解答】 (1) b (2) a (3) b (4) b 4.2 何谓“语法制导翻译”？试给出用语法制导翻译生成中间代码的要点，并用一简例予以说明。【解答】语法制导翻译(SDTS)直观上说就是为每个产生式配上一个翻译子程序(称语义动作或语义子程序)，并且在语法分析的同时执行这些子程序。也即在语法分析过程中，当一个产生式获得匹配(对于自上而下分析)或用于归约(对于自下而上分析)时，此产生式相应的语义子程序进入工作，完成既定的翻译任务。用语法制导翻译(SDTS)生成中间代码的要点如下： (1) 按语法成分的实际处理顺序生成，即按语义要求生成中间代码。 (2) 注意地址返填问题。 (3) 不要遗漏必要的处理，如无条件跳转等。例如下面的程序段： if (i>0) a=i+e-b*d; else a=0; 在生成中间代码时，条件“i>0”为假的转移地址无法确定，而要等到处理“else”时方可确定，这时就存在一个地址返填问题。此外，按语义要求，当处理完(i>0)后的语句(即“i>0”为真时执行的语句)时，则应转出当前的if语句，也即此时应加入一条无条件跳转指令，并且这个转移地址也需要待处理完else之后的语句后方可获得，就是说同样存在着地址返填问题。对于赋值语句a=i+e-b*d，其处理顺序(也即生成中间代码顺序)是先生成i+e的代码，再生成b*d的中间代码，最后才产生“-”运算的中间代码，这种顺序不能颠倒。 4.3 令S.val为文法G[S]生成的二进制数的值，例如对输入串101.101，则S.val= 5.625。按照语法制导翻译方法的思想，给出计算S.val的相应的语义规则，G(S)如下： G[S]: S→L.L|L

编译原理实验：目标代码的生成

5. 目标代码生成本章实验为实验四，是最后一次实验，其任务是在词法分析、语法分析、语义分析和中间代码生成程序的基础上，将C 源代码翻译为MIPS32指令序列（可以包含伪指令），并在SPIM Simulator上运行。当你完成实验四之后，你就拥有了一个自己独立编写、可以实际运行的编译器。选择MIPS作为目标体系结构是因为它属于RISC范畴，与x86等体系结构相比形式简单便于我们处理。如果你对于MIPS体系结构或汇编语言不熟悉并不要紧，我们会提供详细的参考资料。需要注意的是，由于本次实验的代码会与之前实验中你已经写好的代码进行对接，因此保持一个良好的代码风格、系统地设计代码结构和各模块之间的接口对于整个实验来讲相当重要。 5.1 实验内容 5.1.1 实验要求为了完成实验四，我们建议你首先下载并安装SPIM Simulator用于对生成的目标代码进行检查和调试，SPIM Simulator的官方下载地址为：https://www.doczj.com/doc/7a15284855.html,/~larus/spim.html。这是由原Wisconsin-Madison的Jame Larus教授（现在在微软）领导编写的一个功能强大的MIPS32汇编语言的汇编器和模拟器，其最新的图形界面版本QtSPIM由于使用了Qt组件因而可以在各大操作系统平台如Windows、Linux、Mac等上运行，推荐安装。我们会在后面介绍有关SPIM Simulator的使用方法。你需要做的就是将实验三中得到的中间代码经过与具体体系结构相关的指令选择、寄存器选择以及栈管理之后，转换为MIPS32汇编代码。我们要求你的程序能输出正确的汇编代码。“正确”是指该汇编代码在SPIM Simulator（命令行或Qt版本均可）上运行结果正确。因此，以下几个方面不属于检查范围： 1)寄存器的使用与指派可以不必遵循MIPS32的约定。只要不影响在SPIM Simulator中的正常运行，你可以随意分配MIPS体系结构中的32个通用寄存器，而不必在意哪些寄存器应该存放参数、哪些存放返回值、哪些由调用者负责保存、哪些由被调用者负责保存，等等。 2)栈的管理（包括栈帧中的内容及存放顺序）也不必遵循MIPS32的约定。你甚至可以使用栈以外的方式对过程调用间各种数据的传递进行管理，前提是你输出的目标代码（即MIPS32汇编代码）能运行正确。

编译原理模拟题

《编译原理》模拟题（补）一．单项选择题 1.（）是两类程序语言处理程序。 A. 高级语言程序和低级语言程序 B. 解释程序和编译程序 C. 编译程序和操作系统 D. 系统程序和应用程序 2. 编译程序前三个阶段完成的工作是（）。 A. 词法分析、语法分析和代码优化 B. 代码生成、代码优化和词法分析 C. 词法分析、语法分析、语义分析和中间代码生成 D. 词法分析、语法分析和代码优化 3. 一个上下文无关文法G包括四个组成部分：一组终结符，一组非终结符，一个开始符号，以及一组（）。 A. 字符串 B. 产生式 C. 非开始符号 D. 文法 4. 词法分析器的输出结果是（）。 A. 单词的种别编码 B. 单词在符号表中的位置 C. 单词的种别编码和自身值 D. 单词自身值 5. 一个句型中称为句柄的是该句型的最左（）。 A. 非终结符号 B. 短语 C. 句子 D. 直接短语 6. 高级语言编译程序常用的语法分析方法中，递归下降分析法属于（）分析方法。 A. 自左向右 B. 自顶向下 C. 自底向上 D. 自右向左 7. 在通常的语法分析方法中，（）特别适用于表达式的分析。 A. 算符优先分析法 B. LR分析法 C. 递归下降分析法 D. LL（1）分析法 8. 优化可生成_____的目标代码。 A. 运行时间较短 B. 占用存储空间较小 C. 运行时间短但占用内存空间大 D. 运行时间短且占用存储空间小 9.（）是两类程序语言处理程序。 A. 系统程序和应用程序 B.编译程序和操作系统 C. 解释程序和编译程序 D.高级语言程序和低级语言程序 10. 经过编译所得到的目标程序是（）。 A. 四元式序列 B. 间接三元式序列

编译原理课后习题答案+清华大学出版社第二版

第 1 章引论第1 题解释下列术语：（1）编译程序（2）源程序（3）目标程序（4）编译程序的前端（5）后端（6）遍答案：（1）编译程序：如果源语言为高级语言，目标语言为某台计算机上的汇编语言或机器语言，则此翻译程序称为编译程序。（2）源程序：源语言编写的程序称为源程序。（3）目标程序：目标语言书写的程序称为目标程序。（4）编译程序的前端：它由这样一些阶段组成：这些阶段的工作主要依赖于源语言而与目标机无关。通常前端包括词法分析、语法分析、语义分析和中间代码生成这些阶段，某些优化工作也可在前端做，也包括与前端每个阶段相关的出错处理工作和符号表管理等工作。（5）后端：指那些依赖于目标机而一般不依赖源语言，只与中间代码有关的那些阶段，即目标代码生成，以及相关出错处理和符号表操作。（6）遍：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。第2 题一个典型的编译程序通常由哪些部分组成？各部分的主要功能是什么？并画出编译程序的总体结构图。答案：一个典型的编译程序通常包含8个组成部分，它们是词法分析程序、语法分析程序、语义分析程序、中间代码生成程序、中间代码优化程序、目标代码生成程序、表格管理程序和错误处理程序。其各部分的主要功能简述如下。词法分析程序：输人源程序，拼单词、检查单词和分析单词，输出单词的机内表达形式。语法分析程序：检查源程序中存在的形式语法错误，输出错误处理信息。语义分析程序：进行语义检查和分析语义信息，并把分析的结果保存到各类语义信息表中。中间代码生成程序：按照语义规则，将语法分析程序分析出的语法单位转换成一定形式的中间语言代码，如三元式或四元式。中间代码优化程序：为了产生高质量的目标代码，对中间代码进行等价变换处理。目标代码生成程序：将优化后的中间代码程序转换成目标代码程序。

编译原理：学习指导与典型题解析

(1)——不是NFA的成分o A．有穷字母表B．初始状态集合 c．终止状态集合D．有限状态集合 (北京航天航空大学研究生入学考试试题 (2)——不是编译程序的组成部分0 A．词法分析程序B．代码生成程序 c．设备管理程序D．语法分析程序 (北京航天航空大学研究生入学考试试题解答 (1)B，(2)C 例题2．2 给出下面描述的正规表达式 (1)以0l结尾的二进制数串； (2)能被5整除的十进制整数； (3)包含奇数个t或奇数个0的二进制数串解题思路 (1)分析题意，要求的是二进制串，即由0和1构成的串，并且必须以ot结尾，所以本题可以分两部分去完成，一部分实现由o和1构成的任意串，一部分即01，然后将它们连接到一起就可以了，所以本题的解答是：(1|0)*01 (2)分析题意，本题要求是十进制整数，也就是由o09这10个数字组成的字符串，并且不能以o开头(整数“o”除外)，要求能被5整除，则该串必须以0或者5结尾0根据我们的分析，可以把本题分成两种情况考虑：一种情况是该整数只有1位，则该整数有0 和5两种可能；另外一种情况是该整数有多位，则该整数可以分成3部分考虑，一是第l 位必须不为0，二是最后1位必须为0或5，三是中间部分可有可无，并且可以由0…9之间任意数字构或，所以本题的正规表达式为：(1|2|3|4|5|6|7|8|9) (0|1|2|3|4|5|6|7|8|9)*(0|5)| (0|5) (3)本题求二进制串，并且要求包含奇数个0或奇数个1，由于o和1都可以在二进制串中任何地方出现，所以本题只需要考虑一种情况，另外一种情况也可以类似求得0考虑包含奇数个0的字符串：由于只关心0的个数的奇偶数，我们可以把二进制串分成多段来考虑，第1段为二进制串的开始到第1个0为止，这一段包含1个o，并且0的前面有0个或多个l，对于剩下的二进制串按照每段包含两个0的方式去划分，即以o开始，以0结尾，中间可以有0个或多个1，如果一个二进制串被这样划分完后，剩下的部分如果全部是全1串(这些全1串在前面划分的串之间或最后)，则该二进制串就具有奇数个o，所以该二进制串可以这样描述：以第1段(1‘o)开始．后面由全1串(1‘)以及包含两个o的串(ol0o)组成，所以包含奇数个0的正规表达式为：100(1[ol’o]‘，本题的解答则是：1*0(1|01*0)*|0*1(0|10*1)*

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