编译原理与技术01

编译原理与技术
当我们谈论编译原理与技术时，我们在讨论的是一种方法和技术，通过它们可以将高级编程语言转换为计算机可执行的机器码。

编译原理是计算机科学的一个重要领域，涉及到编译器的设计和开发过程。

编译原理的基本概念包括词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和代码生成等。

词法分析是将源代码转换成单词序列的过程，而语法分析则是将这些单词序列组织成语法树的过程。

语义分析负责检查语义错误，并生成中间代码。

中间代码生成是将高级语言转换为中间表示形式的过程，可以是抽象语法树、三地址码或类似的形式。

在这个阶段，编译器还可以进行各种优化，如常量折叠、循环展开和内联优化等。

代码生成是将中间代码转换为目标代码的过程，目标代码可以是机器码、汇编代码或其他可执行形式。

在最终的代码生成阶段，还可以进行最后的优化和调整，以提高代码的运行效率。

编译原理与技术在软件开发过程中起着关键作用。

通过使用编译原理与技术，开发人员可以更高效地将高级编程语言转换为计算机可以理解和执行的代码。

这种转换过程不仅可以提高程序的执行效率，还可以提供更好的错误检测和调试功能。

总之，编译原理与技术是一门重要的学科，可以帮助开发人员更好地理解和应用编译器技术，从而提高软件开发的效率和质量。

例1设有文法G[S]:S →a|（T ）| T →T,S|S （1） 试给出句子(a,a,a)的最左推导。

（2） 试给出句子(a,a,a)的分析树 （3） 试给出句子(a,a,a)的最右推导和最右推导的逆过程(即最左规约)的每一步的句柄。

【解】(1) (a,a,a)的最左推导S=>(T) =>(T,S) =>( T,S,S) =>( S,S,S) =>(a,S,S) =>(a,a,S) =>(a,a,a) （2）(a,a,a)的分析树S( T ) T ， S S T ，S aa(3) (a,a,a)最右推导 最左规约每一步的句柄S=>(T) 句柄为：(T) =>(T,S) 句柄为：T,S =>(T,a) 句柄为：a =>(T,S,a) 句柄为：T,S =>(T,a,a) 句柄为：第一个a =>(S,a,a) 句柄为：S=>(a,a,a) 句柄为：第一个a例2已知文法G[Z]:Z →0U|1V U →1Z|1 V →0Z|0（1） 请写出此文法描述的只含有４个符号的全部句子。

（2） G [Z]产生的语言是什么？ （3） 该文法在Chomsky 文法分类中属于几型文法？ 【解】（1）0101，0110，1010， 1001（2）分析G[Z]所推导出的句子的特点：由Z 开始的推导不外乎图1所示的四种情形。

图 1文法G[Z]可能的几种推导Z1U Z UZ1Z1Z1V由Z 推导出10或01后就终止或进入递归，而Z 的每次递归将推导出相同的符号串：10或01。

所以G[Z]产生的语言L(G[Z])={x|x∈(10|01)+ }(3)该文法属于3型文法。

例3 已知文法G=({A,B,C}，{a,b,c}，P，A), P由以下产生式组成:A→abcA→aBbcBb→bBBc→CbccbC→CbaC→aaBaC→aa此文法所表示的语言是什么？【解】分析文法的规则：每使用一次Bc→Cbcc，b、c的个数各增加一个；每使用一次aC→aaB或aC→aa, a的个数就增加一个；产生式Bb→bB、 bC→Cb起连接转换作用。

编译原理与技术模拟试题一一、填空题（20分，每空2分）1.1编译程序的工作过程可划分为词法分析、语法分析、、中间代码生成、代码优化、等阶段，一般在阶段对表达式中运算对象的类型进行检查。

答案：语义分析、目标代码生成、语义分析解释：要求掌握编译器的工作原理和特点。

编译和解释方式是翻译高级程序设计语言的两种基本方式。

解释程序也称为解释器，它或者直接解释执行源程序，或者将源程序翻译成某种中间表示形式后再加以执行；而编译程序（编译器）则首先将源程序翻译成目标语言程序，然后在计算机上运行目标程序。

编译过程包含词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化、目标代码生成，以及符号表管理和出错处理。

表达式的类型信息属于语义信息，所以在语义分析阶段进行类型检查。

1.2 和预测分析法是自上而下的语法分析方法。

答案：递归下降法解释：语法分析的任务是根据语言的语法规则，分析单词串是否构成短语和句子，即表达式、语句和程序等基本语言结构，同时检查和处理程序中的语法错误。

根据语法树（或分析树）的建立方式，语法分析可分为自上而下分析和自下而上分析两类，递归下降分析和预测分析属于自上而下的语法分析方法。

1.3常用的存储分配策略有存储分配和动态存储分配，其中，动态存储分配策略包括分配和分配。

答案：静态、栈、堆解释：编译器怎样对存储空间进行组织和采用什么样的存储分配策略，很大程度上取决于程序设计语言中所采用的机制。

编译器具体实现时，根据语言机制的特性，采用静态分配策略、栈分配策略和堆分配策略三种方式的其中若干种。

静态分配策略是指编译时安排所有数据对象的存储，即绑定是静态确定的；栈分配策略是指按栈的方式管理运行时的存储；堆分配策略是指在运行时根据要求从堆数据区动态地分配和释放存储。

1.4移进、归约是分析中的典型操作。

答案：自下而上或LR解释：自下而上分析的一般思路是从句子ω开始，从左到右扫描ω，反复用产生式的左部替换产生式的右部、谋求对ω的匹配，最终得到文法的开始符号，或者发现一个错误。

编译原理课后习题答案编译原理习题答案习题11.1翻译程序：把⽤某种程序设计语⾔（源语⾔）编写的程序（源程序）翻译成与之等价的另⼀种语⾔（⽬标语⾔）的程序（⽬标程序）。

编译程序：⼀种翻译程序，将⾼级语⾔编写的源程序翻译成等价的机器语⾔或汇编语⾔的⽬标程序。

1.2词法分析、语法分析、语义分析和中间代码⽣成、代码优化、⽬标代码⽣成1.3词法分析：根据语⾔的词法规则对构成源程序的符号进⾏扫描和分解，识别出⼀个个的单词。

语法分析：根据语⾔的语法规则，把单词符号串分解成各类语法单位。

语义分析及中间代码⽣成：对语法分析识别出的语法单位分析其含义，并进⾏初步翻译。

代码优化：对中间代码进⾏加⼯变换，以产⽣更⾼效的⽬标代码。

⽬标代码⽣成：将中间代码变换成特定机器上的绝对指令代码、可重定位的指令代码或会变指令代码。

以上5个阶段依次执⾏。

习题22.1 （1）有穷⾮空的符号集合（2）利⽤产⽣是规则A->v将A替换为v时与A的上下⽂⽆关。

（3）略（4）推导是把句型中的⾮终结符⽤⼀个产⽣是规则的右部开替代的过程；直接推导是将⾮终结符的替代结果只⽤了⼀次产⽣式规则。

（5）略（6）⼀个句型的最左直接短语（7）如果⼀个⽂法存在某个句⼦对应两棵不同的语法树或有两个不同的最左（右）推导，则称这个⽂法是⼆义的。

2.2（1）VN =｛Z,A,B｝ VT ={a,b,c,d,e}（2）abbcde,abbbcde是，acde不是。

2.3 （1）L[G]={d|n≥1,m≥0}（2）2.4 （1） A=>B=>c=>fAg=>fBg=>fCg=>feg（2）A=>AaB=>AaC=>Aae=>Bae=>BcCae=>Bceae=>Cceae=>eceae（3）A=>B=>BcC=>BcfAg=>BcfAaBg=>BcfAaCg=>BcfAaeg=>BcfBaeg =>BcfCaeg=>Bcfeaeg=>Ccfeaeg=>ecfeaeg（3）中题⽬有错应为C fCg|e2.5L[G]=｛a?b?c?|aab,n≥2｝2.6 (1)Z→AB A→Aa|ε B→Bb|ε(2)Z→aZb|ab(3)Z→aAb A→aAb|b(4)Z→AB A→aAb|ab B→cB|ε(5)Z→aaAb|ab Z→aaBb|bb A→aaAb|ab B→aaBb|bb2.7 ⼀位数：Z→2|4|6|8两位数：Z→AB A→1|2|3|4|5|6|7|8|9 B→0|2|4|6|8三位以上：Z→ACB A→1|2|3|4|5|6|7|8|9 B→0|2|4|6|8 C→CDD→0|1|2|3|4|5|6|7|8|92.8证明：E=>E+T=>E+T*F短语：T*F E+T*F 直接短语：T*F 句柄：T*F2.9 语法树： E 短语：E*T , (E*T) , F↑(E*T) ，F ,E* F↑(E*T)E *F 直接短语：E*T , FT ↑ F 句柄：FF ( E )E * T2.10（1）语法树（2）直接短语：a , ZZ 句柄：Z( L )L , ZZ ( L )Za2.11最左推导：Z=>ZaB=>BaB=>B+AaB=>A+AaB=>(+)Z*aB=>(+)ZaB*aB =>(+)+aB*aB=>(+)+aA*aB=>(+)+a(*aB=>(+)+a(*aA=>(+)+a(*a(直接短语：（，+句柄：(2.12(1) S=>iSeS=>iiSeS=>iiIeS=>iiIeIS=>iS=>iiSeS=>iiIeS=>iiIeI(2) S=>SaS=>cSaS=>cfaS=>cfafS=>cS=>cSaS=>cfaS=>cfaf(3) E=>EOE=>EOEOE=>iOEOE=>i+EOE=>i+iOE=>i+i-E=>i+i-iE=>EOE=>iOE=>i+E=>i+EOE=>i+iOE=>i+i-E=>i+i-i2.13 Z→aABZ|cCACdA→bAB|aZA|cCCB→bAB|CzbC→cZ|c习题33.1(1)确定的有限⾃动机(2)不确定的有限⾃动机(3)正规集是⼀类特殊的单词集合，正规式是正规集的描述⼯具 3.2 (1) (1|2|3|4|5|6|7|8|9|0)*(1|3|5|7|9) (2) 11(0|1)*00 3.3 证明：b *(a|b)+=｛a,b,ab,ba,aa,bb …｝ (a|b)+=｛a,b,ab,ba,aa,bb …｝ 3.4 (1)(2)DDDD3.5(1) (2)(3)3.6(1) (01|10) *(01|10)(2) (0(1|00)*)|003.7(1) Z →1AB (2)Z →ABA →(0|1)A A →0A|εA →0|1B →(0|1)B|ε B →0B B →ε3.8 r=a(a|b )*bb3.9 Z →1BB →0Z|0 Z →0Z|ε3.10 3.11DDD习题44.1 (1)若⽂法G[Z]满⾜①⽂法不含左递归②③(2)4.2(1) First(S)={a,d} First(B)={a,d,c,ε}First(A)={a,d,e,c} First(D)={a,d,ε}Follow(S)={#,a,b,d,e} Follow(B)={a,d}Follow(A)={b} Follow(D)={e,a,d,b}(2) 不是4.3 (1) 证明： First(Z)={a,b,c} Follow(S)={#,a,b,c,d} First(A)={a,b,c,d} Follow(A)={ #,a,b,c,d }First(B)={a,d,c} Follow(B)={ a,b,c,d } 是LL(1)⽂法。

第一章1．解答：程序设计语言：程序设计语言是遵守一定规范的、描述“计算”（Computing）过程的形式语言。

一般可以划分为低级语言和高级语言两大类。

低级语言是面向机器的语言，它是为特定的计算机系统设计的语言，机器指令、汇编语言是低级语言。

高级语言是与具体计算机无关的“通用”语言，它更接近于人类的自然语言和数学表示，例如FORTRAN、Pascal、C等等我们熟悉的语言是高级语言。

语言处理程序：由于目前的计算机只能理解和执行机器语言，因此必须有一个程序将用程序设计语言书写的程序等价（执行效果完全一致）地转换为计算机能直接执行的形式，完成这一工作的程序称为“语言处理程序”。

它一般可分为解释程序和翻译程序两大类。

翻译程序：翻译程序(Translator)是一种语言处理程序，它将输入的用程序设计语言书写的程序（称为源程序）转换为等价的用另一种语言书写的程序（称为目标程序）。

若源语言是汇编语言，目标程序是机器语言，称这种翻译程序为汇编程序。

若源语言是高级语言，目标程序是低级语言，称这种翻译程序为编译程序。

解释程序：解释程序（Interpreter）是一种语言处理程序，它对源程序逐个语句地进行分析，根据每个语句的含义执行语句指定的功能。

2．解答：编译程序的总框图见图1.2。

其中词法分析器，又称扫描器，它接受输入的源程序，对源程序进行词法分析，识别出一个个的单词符号，其输出结果是单词符号。

语法分析器，对单词符号串进行语法分析（根据语法规则进行推导或归约），识别出程序中的各类语法单位，最终判断输入串是否构成语法上正确的“程序”。

语义分析及中间代码产生器，按照语义规则对语法分析器归约出（或推导出）的语法单位进行语义分析并把它们翻译成一定形式的中间代码。

编译程序可以根据不同的需要选择不同的中间代码形式，有的编译程序甚至没有中间代码形式，而直接生成目标代码。

优化器对中间代码进行优化处理。

一般最初生成的中间代码执行效率都比较低，因此要做中间代码的优化，其过程实际上是对中间代码进行等价替换，使程序在执行时能更快，并占用更小的空间。

编译原理教程课后习题答案【篇一：编译原理教程课后习题答案——第一章】完成下列选择题：(1) 构造编译程序应掌握a. 源程序b. 目标语言c. 编译方法d. 以上三项都是(2) 编译程序绝大多数时间花在上。

a. 出错处理b. 词法分析c. 目标代码生成d. 表格管理(3) 编译程序是对。

a. 汇编程序的翻译b. 高级语言程序的解释执行c. 机器语言的执行d. 高级语言的翻译【解答】(1) d (2) d(3) d1.2 计算机执行用高级语言编写的程序有哪些途径？它们之间的主要区别是什么？【解答】计算机执行用高级语言编写的程序主要有两种途径：解释和编译。

在解释方式下，翻译程序事先并不采用将高级语言程序全部翻译成机器代码程序，然后执行这个机器代码程序的方法，而是每读入一条源程序的语句，就将其解释(翻译)成对应其功能的机器代码语句串并执行，而所翻译的机器代码语句串在该语句执行后并不保留，最后再读入下一条源程序语句，并解释执行。

这种方法是按源程序中语句的动态执行顺序逐句解释(翻译)执行的，如果一语句处于一循环体中，则每次循环执行到该语句时，都要将其翻译成机器代码后再执行。

在编译方式下，高级语言程序的执行是分两步进行的：第一步首先将高级语言程序全部翻译成机器代码程序，第二步才是执行这个机器代码程序。

因此，编译对源程序的处理是先翻译，后执行。

从执行速度上看，编译型的高级语言比解释型的高级语言要快，但解释方式下的人机界面比编译型好，便于程序调试。

这两种途径的主要区别在于：解释方式下不生成目标代码程序，而编译方式下生成目标代码程序。

1.3 请画出编译程序的总框图。

如果你是一个编译程序的总设计师，设计编译程序时应当考虑哪些问题？【解答】编译程序总框图如图1-1所示。

作为一个编译程序的总设计师，首先要深刻理解被编译的源语言其语法及语义；其次，要充分掌握目标指令的功能及特点，如果目标语言是机器指令，还要搞清楚机器的硬件结构以及操作系统的功能；第三，对编译的方法及使用的软件工具也必须准确化。

01-普通作业一（第一章）一、选择题（从备选项中选出一个或多个正确答案）。

1. 编译程序的源程序是高级语言编写的程序，目标程序是编写的程序。

A. 高级语言B. 汇编语言C. 机器语言D. 汇编语言或机器语言2. 编译程序是对进行翻译。

A. 高级语言B. 汇编语言C. 机器语言D. 自然语言3. 如果编译程序生成的目标程序是机器代码程序，则源程序的执行分为两个阶段。

A. 编译B. 汇编C. 运行D. 预处理4. 编译的工作过程一般划分为词法分析、、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成若干阶段。

A. 表格管理B. 出错处理C. 语法分析D. 预处理5. 词法分析阶段的主要任务是识别。

A. 表达式B. 单词C. 语句D. 词组二、判断题（对于下列陈述中正确的说法选择回答“对”，否则选择回答“错”）。

1. 编译程序是一种常见的应用软件。

2. C语言的编译程序可以用C语言编写。

3. 编译方式与解释方式的区别之一在于是否生成目标程序。

4. 中间代码生成是编译程序不可或缺的部分。

5. 含有优化的编译程序执行效率高。

三、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）遍四、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。

五、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？参考答案：一、选择题1. D2. A3. AC4. C5. B二、判断题1.错2.对3.对4.错5.错三、(1)把用高级程序设计语言书写的源程序，翻译成等价的计算机汇编语言或机器语言书写的目标程序的翻译程序。

(2)源程序，是指未经编译的，按照一定的程序设计语言规范书写的，人类可读的文本文件。

(3)为源程序经编译可直接被计算机运行的机器码集合，在计算机文件上以.obj作扩展名。

(4)编译程序的前端通常指：词法分析、语法分析、语义分析等生成最终代码以前的一系列步骤。