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第七章 目标代码的生成

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程序设计语言编译原理第三版第7章

程序设计语言编译原理第三版第7章

N→ Є
D →id: T { enter(top(tblptr), , T.type, top(offset)); top(offset):= top(offset) +T.width } 24
§7.2
说明语句
2.含嵌套说明的翻译模式：
(1)语义规则中的操作: Mktable (previous): 创建一张新符号表,并返回指向新表的一个指针; Enter (table, name, type, offset):
(2)置相对地址为当前offset之值， (3)使offset加上该名字所表示的数据对象的域宽。
20
§7.2 说明语句
3. 相应的翻译模式：
PD { offset:=0 } { enter (, T.type,offset);
DD;D
Did:T
offset:=offset+t.width } Tinteger
(0) (1) (2) (3) (4) (5)
(2) (3) (4)
16
§7.１ 中间语言
4.间接三元式：便于代码优化处理
方法：间接码表+三元式表
按运算的先后顺序列出有关三元式在三元表中的位置 例: 语句X:=(A+B)*C;Y:=D↑(A+B)的间接三元式表示如下所示: 间接代码 三元式表 (1) (2) (3) (1) (4) (5)
30
已归约串
PLACE
输入串
语义动作
# #X # X:= # X:= # X:= # X:= # X:=
X:= -B*(C+D)# X := -B*(C+D)# X_ -B*(C+D)# X__ B*(C+D)# -B X__B *(C+D)# -E X__B *(C+D)# { E.place:=p=<B>} E1 X_T1 *(C+D)# {E1.place:=newtemp=T1; 生成四元式(1) } … … … … # X:=E*(C X_T1__C +D)# # X:=E*(E1 X_T1__C +D)# { E1.place:=p=<C> } … … … …

第七章 目标代码的生成

第七章 目标代码的生成

第二段代码较优（少用了寄存器）
基于树重写的代码生成
例
a [ i ] := b 的一个可能的中间表示树
基于树重写的代生成
树重写（Tree Rewriting）规则形如
其中 • replacement 代表树的单个节点 replacement template {cost} = {action}
这一点较难做到，因为执行效率往往与该语句的上下 文以及目标机体系结构（如流水线）有关
指令选择举例
为TAC 语句选择指令模板
假设一个目标机指令系统（一个简单汇编语言）
例 TAC 语句 a:=b+c 可转换为如下代码序列
MOV ADD MOV b, R0 c, R0 R 0, a
/* b 装入寄存器 R0 */ /* c 加到 R0 */ /* 存 R0 到 a */
两遍的通用寄存器分配算法
• 第一遍先假定可用的通用寄存器是无限数量的，完 成指令选择 例如：前面介绍的简单代码生成算法中的 getreg 函数返回一个伪寄存器（不管物理寄存器的个数） • 第二遍将物理寄存器分配到伪寄存器。 物理寄存器数量不足时，会将一些伪寄存器泄露到 （spilled into）内存，图着色算法的核心任务是使 得泄露的伪寄存器数目最少。
T4

T3

T1:=a+b T2:=c+d T3:=e-T2 T4:=T1-T3
T1
+ +
T2
T2:=c+d T3:=e-T2 T1:=a+b T4:=T1-T3
e0 a0 b0 c0 d0
由上述算法从 DAG 生成代码
将上述简单的代码生成算法应用于如下两个基本块

优化和目标代码生成(PPT课件)

优化和目标代码生成(PPT课件)

• 代码优化在整个编译过程的位置
源程序 编译前端 中间代码 中间代码生成 中间代码 目标代码生成 目标程序 中间代码 中间代码优化 目标代码优化
程序员和编译器可能改上程序的位置
源程序 编译前端 中间代码 目标代码生成 目标程序
程序员可以改进 算法，改变循环
编译器可以改进过程调 用、循环和地址计算
编译器可以利用寄存器， 选择指令和窥孔优转换
3
7.1.1 数据类型
类型的合法性检查是判断数据类型是否与上下文的要求一致 数据类型是对该类型数据（变量或常量）的取值是否合法以 及对该类型数据的运算是否合法的一种说明。
4
7.1.2 数据结构
一个程序设计语言如允许使用的数组、记录、字符串、 表、栈等形式的数据结构，在编译程序中应为它们提供相 应的翻译。 为了能对数据结构中的元素进行引用，必须完成从逻辑结 构到能够访问这些数据元素的物理结构的映射。应考虑： １映射算法相对简单，根据逻辑结构容易计算出物理地址 ２从逻辑结构投影到物理结构时，不至于超界或存储溢出 ３使用的数据结构承担这种程序设计语言的主要功能 ４在这些数据结构定义相关的运算
25
• 指令选择
– 一个编译程序可以看成是一个转换系统，它把源程序转换成 等价的目标代码，也就是说，对源语言种各种语言结构，依 据语义确定相应的目标代码结构，即确定源语言于目标语言 之间的对应关系，确保正确实现语义。显然，能否建立这样 的关系直接影响到编译程序的质量。 – 目标机器指令系统的性质决定了指令选择的难以程度，指令 系统的一致性和完备性直接影响到这种对应关系的建立。如 果目标机器能一致地支持各种数据类型和寻址方式，不需特 别处理例外，这种对应关系的建立就容易得多。 – 指令执行速度和机器特点对产生目标代码的质量也十分重要。 显然，如果指令集合丰富的目标机器对于某种操作可提供集 中处理的时候，应该选择效率高、执行速度快的一种。

AutoLISP Visual LISP教程《第七章》

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对已编译函数直接引用,而不是引用函数名. ① 对已编译函数直接引用,而不是引用函数名.该功能可提高代码的运行速 度并防止在运行时对函数的重定义. 度并防止在运行时对函数的重定义. 去掉函数名使得已编译代码更安全, ② 去掉函数名使得已编译代码更安全,减少程序的长度和缩短程序的加载时 间. 去掉所有局部变量名并对其直接链接引用,同样使得已编译代码更安全, ③ 去掉所有局部变量名并对其直接链接引用,同样使得已编译代码更安全, 并减小程序的大小和加载程序所用的时间. 并减小程序的大小和加载程序所用的时间.
2. 确定要编译的 确定要编译的LSP源文件 源文件
如果源文件在AutoCAD 支持的搜索路径下 , 可以不包括路径名 . 选择 如果源文件在 AutoCAD 菜 单 Tools→Options , 然 后 打 开 Files 选 项 卡 并 选 取 Support File → Search Path,可设置文件搜索路径. ,可设置文件搜索路径. 例如,已设置文件搜索路径为"d:\user",就可以用表达式(vlisp-compile 例如, 已设置文件搜索路径为 , 就可以用表达式( 'st "sample.lsp")编译驱动器 的"\user1"目录下的文件 编译驱动器D的 目录下的文件"sample.lsp". . 编译驱动器 目录下的文件 如果"d:\user"不是文件搜索路径,那么,在指定源文件时必须包括完整的 如果 不是文件搜索路径,那么, 不是文件搜索路径 路径名,如: 路径名, (vlisp-compile 'st "d:\\user\\example.lsp") 或 (vlisp-compile 'st "d:/user/ example.lsp")

编译原理第三版课后习题答案

编译原理第三版课后习题答案

编译原理第三版课后习题答案编译原理是计算机科学中的一门重要课程，它研究的是如何将高级程序语言转换为机器语言的过程。

而《编译原理》第三版是目前被广泛采用的教材之一。

在学习过程中，课后习题是巩固知识、提高能力的重要环节。

本文将为读者提供《编译原理》第三版课后习题的答案，希望能够帮助读者更好地理解和掌握这门课程。

第一章：引论习题1.1：编译器和解释器有什么区别？答案：编译器将整个源程序转换为目标代码，然后一次性执行目标代码；而解释器则逐行解释源程序，并即时执行。

习题1.2：编译器的主要任务是什么？答案：编译器的主要任务是将高级程序语言转换为目标代码，包括词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成等过程。

第二章：词法分析习题2.1：什么是词法分析？答案：词法分析是将源程序中的字符序列划分为有意义的词素（token）序列的过程。

习题2.2：请给出识别下列词素的正则表达式：（1）整数：[0-9]+（2）浮点数：[0-9]+\.[0-9]+（3）标识符：[a-zA-Z_][a-zA-Z_0-9]*第三章：语法分析习题3.1：什么是语法分析？答案：语法分析是将词法分析得到的词素序列转换为语法树的过程。

习题3.2：请给出下列文法的FIRST集和FOLLOW集：S -> aAbA -> cA | ε答案：FIRST(S) = {a}FIRST(A) = {c, ε}FOLLOW(S) = {$}FOLLOW(A) = {b}第四章：语义分析习题4.1：什么是语义分析？答案：语义分析是对源程序进行静态和动态语义检查的过程。

习题4.2：请给出下列文法的语义动作：S -> if E then S1 else S2答案：1. 计算E的值2. 如果E的值为真，则执行S1；否则执行S2。

第五章：中间代码生成习题5.1：什么是中间代码？答案：中间代码是一种介于源代码和目标代码之间的表示形式，它将源代码转换为一种更容易进行优化和转换的形式。

编译原理第七章中间代码生成汇编

编译原理第七章中间代码生成汇编
assign a + a assign + * uminus c b uminus
*
b
*
b
uminus
c
a= b*-c + b*-c
c abc uminus * bc numinus *+ assign
抽象语法树
• 构造赋值语句语法树的语法制导定义： 产生式
S→id = E E→E1 + E2 E→E1 * E2 E→- E1 E→(E1)
• param x1 • param x2 • …… • param x2 • call p, n n表示实参个数。return y中y为过程返回的一个值
– 形如x = y[i]及x[i] = y的索引赋值。
– 形如x = &y, x = *y和*x = y的地址和指针赋值。象形式。 • 这些语句可以以带有操作符和操作数域的记录 来实现。四元式、三元式及间接三元式是三种 这样的表示。
x = y op z
其中，x、y和z是名字，常量或编译器生成的临时变量 op代表任何操作符（定点运算符、浮点运算符、逻辑运算 符等）
• 像x+y*z这样的表达式要翻译为:
T1 = y * z
T2 = x + T1 其中T1 ，T2为编译时产生的临时变量。
三地址语句的类型
• 三地址语句类似于汇编语言代码。语句可以有 符号标号，而且存在各种控制流语句。
– 临时变量也要填入符号表中。
三元式
• 为了避免把临时变量填入符号表，可以通过计 算临时值语句的位置来引用该临时变量。 • 这样三地址代码的记录只需要三个域op, arg1 和arg。
• 对于单目运算符op, arg1和arg2只需用其一。

第七章 语义分析和中间代码产生(第九周)

第七章 语义分析和中间代码产生(第九周)

源语言 程序
Compiler Front End
中间语 言程序
Compiler Back End
目标语 言程序
内容线索

中间语言 说明语句


赋值语句的翻译
布尔表达式的翻译


控制语句的翻译
过程调用的处理
中间语言

常用的中间语言
后缀式，逆波兰表示 图表示

DAG 抽象语法树
三地址代码
7. 2 中间语言
1. 后缀式
后缀式表示法又称逆波兰表示法，是一种表示表达式的 方法，它把运算量（操作数）写在前面，算符写在后面 例：中缀表示: a+b,a+b*c,m=1,(a+b)*c, (a+b)*(c-d) 后缀表示: ab+, abc*+, m1=,ab+c*, ab+cd-* 特点: 运算分量的个数与先后次序不变； 运算符的个数不变, 但其出现顺序即为执行顺序 无括号；
一个表达式E的后缀式可如下定义：



(1)如果E是一个变量或常数，则E的后缀式是E 自身； (2)如果E是E1opE2形式的表达式，op是二元操 作符，则E的后缀式为E1’E2’op, E1’和E2‘分 别为E1和E2的后缀式； (3)如果E是(E1)形式的表达式，则E1的后缀式 就是E的后缀式

3*5+4
+
if_then_else
*
B S1 S2 3 5
4
建立表达式的抽象语法树

mknode (op,left,right) 建立一个运算符号结点， 标号是op，两个域left和right分别指向左子树和 右子树。 mkleaf (id,entry) 建立一个标识符结点，标号为 id，一个域entry指向标识符在符号表中的入口。

7 北航本科编译原理课件 张莉

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第七章 源程序的中间形式•• •• ••波兰表示 波兰表示 N－元表示 N－元表示 抽象机代码 抽象机代码北京航空航天大学计算机学院17.1 波兰表示一般编译程序都生成中间代码，然后再生成目 标代码，主要优点是可移植(与具体目标程序无关)， 且易于目标代码优化。

有多种中间代码形式： 波兰表示 N－元组表示 抽象机代码 波兰表示 算术表达式： 转换成波兰表示： 波兰表示： F*3.1416*R*(H+R) F3.1416*R*HR+*赋值语句： A := F * 3.1416 * R * ( H + R ) AF3.1416 * R * HR + * :=2北京航空航天大学计算机学院#a+b#ab++ 操作符栈 # #优先级最低算法： 设一个操作符栈；当读到操作数时，立即输出该操作数， 当扫描到操作符时，与栈顶操作符比较优先级，若栈顶操作 符优先级高于栈外，则输出该栈顶操作符，反之，则栈外操 作符入栈。

北京航空航天大学计算机学院 3if 语句的波兰表示label1if 语句：if <expr> then <stmt1> else <stmt2>label2波兰表示为 ：<expr><label1>BZ<stmt1><label2>BR<stmt2> BZ: 二目操作符 若<expr>的计算结果为0 (false)， 则产生一个到<label1>的转移 BR: 一目操作符 产生一个到< label2>的转移北京航空航天大学计算机学院4波兰表示为 ：<expr><label1>BZ<stmt1><label2>BR<stmt2> 由if语句的波兰表示可生成如下的目标程序框架： <expr> BZ label1 <stmt1> BR label2 label1：<stmt2> label2： 其他语言结构也很容易将其翻译成波兰表示， 使用波兰表示优化不是十分方便。

统招专升本知识点总结大全

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统招专升本知识点总结大全第一章离散数学1.1 集合1.1.1 集合的概念1.1.2 集合的运算1.2 命题逻辑1.2.1 命题的概念1.2.2 命题的联结词1.2.3 命题的等值演算1.2.4 范式与主范式1.3 谓词逻辑1.3.1 谓词逻辑的基本概念1.3.2 命题逻辑与谓词逻辑的比较1.4 代数系统1.4.1 代数系统的基本概念1.4.2 代数系统的分类1.5 图论1.5.1 图的概念1.5.2 图的表示方法1.5.3 图的连通性1.5.4 图的着色问题1.5.5 图的匹配问题1.6 排列与组合1.6.1 排列与组合的基本概念1.6.2 排列与组合的计算方法1.6.3 几何排列与组合1.7 离散数学在计算机科学中的应用1.7.1 离散数学在数据结构中的应用1.7.2 离散数学在算法设计中的应用1.7.3 离散数学在计算机组成原理中的应用第二章数据结构2.1 线性表2.1.1 线性表的定义2.1.2 线性表的操作2.2 栈与队列2.2.1 栈的定义与实现2.2.2 栈的应用2.2.3 队列的定义与实现2.2.4 队列的应用2.3 串2.3.1 串的定义2.3.2 串的模式匹配算法2.4 树2.4.1 树的基本概念2.4.2 二叉树2.4.3 树的存储结构2.5 图2.5.1 图的基本概念2.5.2 图的存储结构2.5.3 最小生成树2.5.4 最短路径2.6 散列表2.6.1 散列函数2.6.2 冲突解决方法2.6.3 散列表的查找算法2.7 排序2.7.1 冒泡排序2.7.2 快速排序2.7.3 归并排序2.8 数据结构在实际问题中的应用2.8.1 数据结构在数据库中的应用2.8.2 数据结构在操作系统中的应用2.8.3 数据结构在编译原理中的应用第三章计算机组成原理3.1 计算机系统概述3.1.1 计算机的基本组成3.1.2 计算机的工作原理3.2 CPU与存储器3.2.1 CPU的组成与工作原理3.2.2 存储器的组成与工作原理3.3 输入输出系统3.3.1 输入输出设备的分类3.3.2 输入输出接口的工作原理3.4 计算机的外部设备3.4.1 磁盘存储器3.4.2 打印设备3.4.3 显示设备3.5 计算机网络3.5.1 网络的基本概念3.5.2 计算机网络的组成与工作原理3.5.3 计算机网络的协议3.6 计算机组成原理在实际应用中的问题3.6.1 计算机组成原理在操作系统中的应用3.6.2 计算机组成原理在编译原理中的应用3.6.3 计算机组成原理在数据库系统中的应用第四章操作系统4.1 操作系统的基本概念4.1.1 操作系统的定义4.1.2 操作系统的功能4.2 进程管理4.2.1 进程的概念4.2.2 进程的调度算法4.2.3 进程的通信与同步4.3 存储管理4.3.1 存储器的分配与回收4.3.2 虚拟存储器4.3.3 页面置换算法4.4 文件系统4.4.1 文件的逻辑结构4.4.2 文件的物理结构4.4.3 文件存取方式4.4.4 文件的保护与共享4.5 设备管理4.5.1 设备的分配与控制4.5.2 设备驱动程序4.6 操作系统的实际应用4.6.1 操作系统在数据库系统中的应用4.6.2 操作系统在网络系统中的应用4.6.3 操作系统在分布式系统中的应用第五章计算机网络5.1 计算机网络的概念5.1.1 计算机网络的定义5.1.2 计算机网络的分类5.2 数据传输5.2.1 数据传输的基本原理5.2.2 数据传输的方式5.3 网络协议5.3.1 OSI参考模型5.3.2 TCP/IP协议族5.3.3 网络协议的应用5.4 网络安全5.4.1 网络安全的基本概念5.4.2 网络攻击与防范5.4.3 网络安全体系结构5.5 网络管理5.5.1 网络管理的基本概念5.5.2 网络管理的功能5.5.3 网络管理的标准与协议5.6 计算机网络在实际应用中的问题5.6.1 计算机网络的应用在云计算中5.6.2 计算机网络在物联网中的应用5.6.3 计算机网络在移动互联网中的应用第六章数据库系统6.1 数据库系统的概念6.1.1 数据库系统的定义6.1.2 数据库系统的特点6.2 数据模型6.2.1 数据模型的基本概念6.2.2 数据模型的分类6.2.3 关系数据模型6.3 数据库设计6.3.1 数据库设计的基本步骤6.3.2 数据库设计的范式6.3.3 数据库设计的规范化6.4 数据库查询语言6.4.1 数据查询语言的基本概念6.4.2 SQL语言的基本操作6.4.3 SQL语言的高级操作6.5 数据库管理系统6.5.1 数据库管理系统的功能6.5.2 数据库管理系统的结构6.5.3 数据库管理系统的应用6.6 数据库系统在实际应用中的问题6.6.1 数据库系统在电子商务中的应用6.6.2 数据库系统在企业信息化中的应用6.6.3 数据库系统在大数据分析中的应用第七章编译原理7.1 编译器的基本概念7.1.1 编译器的定义7.1.2 编译过程的基本步骤7.2 词法分析7.2.1 词法分析的基本概念7.2.2 正规表达式与有限自动机7.2.3 词法分析器的设计与实现7.3 语法分析7.3.1 语法分析的基本概念7.3.2 上下文无关文法与分析树7.3.3 语法分析器的设计与实现7.4 语义分析7.4.1 语义分析的基本概念7.4.2 中间代码生成7.4.3 语义分析器的设计与实现7.5 代码优化7.5.1 代码优化的基本概念7.5.2 代码优化的目标与技术7.5.3 代码优化器的设计与实现7.6 目标代码生成7.6.1 目标代码生成的基本概念7.6.2 目标代码生成器的设计与实现7.7 编译原理在实际应用中的问题7.7.1 编译原理在虚拟机中的应用7.7.2 编译原理在嵌入式系统中的应用7.7.3 编译原理在软件工程中的应用通过以上知识点总结，可以帮助统招专升本考生在备考期间更好地掌握相关知识，提高考试成绩。

编译原理作业集-第七章（精选.）

编译原理作业集-第七章（精选.）

编译原理作业集-第七章（精选.）第七章语义分析和中间代码产⽣本章要点1. 中间语⾔，各种常见中间语⾔形式；2. 说明语句、赋值语句、布尔表达式、控制语句等的翻译；3. 过程调⽤的处理；4. 类型检查；本章⽬标掌握和理解中间语⾔，各种常见中间语⾔形式；各种语句到中间语⾔的翻译；以及类型检查等内容。

本章重点1．中间代码的⼏种形式，它们之间的相互转换：四元式、三元式、逆波兰表⽰；3．赋值语句、算术表达式、布尔表达式的翻译及其中间代码格式；4．各种控制流语句的翻译及其中间代码格式；5．过程调⽤的中间代码格式；6．类型检查；本章难点1. 各种语句的翻译；2. 类型系统和类型检查；作业题⼀、单项选择题：1. 布尔表达式计算时可以采⽤某种优化措施，⽐如A and B⽤if-then-else可解释为_______。

a. if A then true else B；b. if A then B else false；c. if A then false else true；d. if A then true else false；2. 为了便于优化处理，三地址代码可以表⽰成________。

a. 三元式b. 四元式c. 后缀式d. 间接三元式3. 使⽤三元式是为了________：a. 便于代码优化处理b. 避免把临时变量填⼊符号表c. 节省存储代码的空间d. 提⾼访问代码的速度4. 表达式-a+b*(-c+d)的逆波兰式是________。

a. ab+-cd+-*；b. a-b+c-d+*；c. a-b+c-d+*；d. a-bc-d+*+；5. 赋值语句x:=-(a+b)/(c-d)-(a+b*c)的逆波兰式表⽰是_______。

a. xab+cd-/-bc*a+-:=；a. xab+/cd-bc*a+--:=；a. xab+-cd-/abc*+-:=；a. xab+cd-/abc*+--:=；6. 在⼀棵语法树中结点的继承属性和综合属性之间的相互依赖关系可以由________来描述。

第七章目标代码生成

第七章目标代码生成
if (m>=n) a=a+1; else
上述四元式代码序列G可翻译为 (1) MOV AX, B (2) ADD AX, C (3) MOV T1, AX (4) MOV AX, T1 (5) MUL AX, D (6) MOV T2, AX (7) MOV AX, T2 (8) ADD AX, E (9) MOV A, AX
从正确性来看，这种翻译不存在问题，但却存在冗余。 指令序列中的(4)和(7)两条指令是多余的；而T1、T2均是中间 代码生成时产生的临时变量，它们在出了基本块后将不再使 用，故(3)、(6)两条指令也可删去。因此，在考虑了效率和充 分使用寄存器之后，应生成如下代码：
如一C语言语句A=(B+C)*D+E，翻译为四元式G： T1=B+C T2=T1*D A=T2+E
如果不考虑代码的效率，可以简单地把每条中间代 码(四元式)映射成若干条目标指令，如将x=y+z映射为
MOV AX, y /*AX为寄存器*/ ADD AX, z MOV x, AX 其中，x、y、z均为数据区的内存变量。
① 如果AVALUE [Ri]中不包含M，则生成目标代码MOV M, Ri ；
② 当M不是A时，如果M是B或者M是C且同时B也在
RVALUE [Ri]中，则令AVALUE [M]={M,R}，否则令AVALUE [M]={M}；
③ 删除RVALUE [Ri]中的M。 (4) 给出R，返回。
例7.2 对例7.1，假设只有AX和BX是可用寄存器，用代码 生成算法生成目标代码及其相应的RVALUE和AVALUE。
(1) 首先将基本块中各变量的符号表的待用信息栏置为 “非待用”，对活跃信息栏则根据该变量在基本块出口之后是 否活跃而将该栏中的信息置为“活跃”或“非活跃”。

《编译原理》教学大纲

《编译原理》教学大纲

《编译原理》教学大纲一、课程概述编译原理是计算机科学与技术专业的一门重要课程，也是软件工程领域的基础课程之一、本课程通过对编译器的原理和实现技术的学习，使学生掌握编译器的设计和实现方法，培养学生独立解决实际问题的能力。

二、教学目标1.理解编译器的基本原理和工作流程；2.掌握常见编译器的构建方法和技术；3.能够设计和实现简单的编译器；4.培养分析和解决实际问题的能力。

三、教学内容和教学进度1.第一章：引论1.1编译器的定义和分类1.2编译器的基本工作流程2.第二章：词法分析2.1编译器的基本结构2.2词法单元的定义和识别方法2.3正则表达式和有限自动机3.第三章：语法分析3.1语法分析的基本概念3.2语法规则的定义和表示方法3.3自顶向下的语法分析方法3.4自底向上的语法分析方法4.第四章：语义分析4.1语义分析的基本概念4.2属性文法和语法制导翻译4.3语义动作和符号表管理5.第五章：中间代码生成5.1中间代码的定义和表示方法5.2基本块和控制流图5.3三地址码的生成方法6.第六章：优化6.1优化的基本概念和原则6.2常见的优化技术和方法6.3编译器的优化策略7.第七章：目标代码生成7.1目标代码生成的基本原理7.2目标代码的表示方法和存储管理7.3基本块的划分和目标代码生成算法8.第八章：附加主题8.1解释器和编译器的比较8.2面向对象语言的编译8.3并行编译和动态编译四、教学方法1.理论教学与实践相结合，注重教学案例的分析和实践；2.引导学生主动探索，注重培养学生的自主学习能力；3.激发学生的兴趣，鼓励学生提问和讨论。

五、考核方式1.平时成绩：包括课堂测验、作业和实验报告等；2.期末考试：闭卷笔试，主要考查学生对编译原理的理论知识和实践能力的掌握程度。

六、参考教材1.《编译原理与技术》（第2版），龙书，机械工业出版社，2024年2.《现代编译原理-C语言描述》（第2版），谢路云，电子工业出版社，2024年七、参考资源1. 实验环境：Dev-C++、gcc、llvm等2.相关网站：编译原理教学网站、编译器开源项目等八、教学团队本课程由计算机科学与技术学院的相关教师负责教学，具体安排详见教务处发布的教学计划。

编译原理第三版答案

编译原理第三版答案

编译原理第三版答案编译原理是计算机科学中非常重要的一门课程，它涉及到程序设计语言的语法、语义和编译器的设计与实现等内容。

《编译原理》（Compilers: Principles, Techniques, and Tools）是编译原理领域的经典教材，由Alfred V. Aho、Monica S. Lam、Ravi Sethi和Jeffrey D. Ullman合著，已经出版了三个版本。

本文将针对《编译原理》第三版中的习题和答案进行整理和总结，以帮助学习者更好地理解和掌握编译原理相关知识。

第一章，引论。

1.1 什么是编译器？编译器是一种将源程序翻译成目标程序的程序，它包括词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成等阶段。

1.2 编译器的主要任务是什么？编译器的主要任务是将高级语言程序翻译成等价的目标程序，同时保持程序的功能和性能。

1.3 编译器的结构包括哪些部分？编译器的结构包括前端和后端两部分，前端包括词法分析、语法分析和语义分析，后端包括中间代码生成、代码优化和目标代码生成。

第二章，词法分析。

2.1 什么是词法分析？词法分析是编译器中的第一个阶段，它将源程序中的字符序列转换成单词（Token）序列。

2.2 词法分析的主要任务是什么？词法分析的主要任务是识别源程序中的单词，并将其转换成单词符号表中的标识符。

2.3 词法分析中常见的错误有哪些？词法分析中常见的错误包括非法字符、非法注释、非法标识符等。

第三章，语法分析。

3.1 什么是语法分析？语法分析是编译器中的第二个阶段，它将词法分析得到的单词序列转换成抽象语法树。

3.2 语法分析的主要任务是什么？语法分析的主要任务是识别源程序中的语法结构，并检查语法的正确性。

3.3 语法分析中常见的错误有哪些？语法分析中常见的错误包括语法错误、缺失分号、缺失括号等。

第四章，语义分析。

4.1 什么是语义分析？语义分析是编译器中的第三个阶段，它对源程序的语义进行分析和处理。

编译程序原理与实现：第7章 中间代码生成(1)

编译程序原理与实现：第7章 中间代码生成(1)

--- 传值
• 结构语句
• (THEN, t ,_ ,_ )
--- THEN分支标记
• (ELSE, _ , _ ,_ )
--- ELSE分支标记
• (ENDIF, _ , _ , _ )
--- IF语句结束四元式
• (WHILE, _ , _ , _ )
---WHILE语句开始标记
• (DO,t,_ ,_ )
• 三地址中间代码
• 三地址:两个操作分量和一个结果的抽象地址;
• 为方便起见, 通常用变量名代替抽象地址;
• 三元式
• No. (op, operand1, operand2) • 编号 (操作符, 操作分量1, 操作分量2) • 其中操作分量可以是变量名(抽象地址)或者编号
• 四元式
• (op, operand1, operand2, result) • (操作符, 操作分量1, 操作分量2, 结果) • 其中操作分量可以是变量名(抽象地址)或者临时变量(抽象地址)
--- 函数出口
• (CALL, f, true/false, Result) --- 调用函数f,返回值给Result
• (RETURN, -,-, -)
• (RETURN, -,-, t)
• 传递参数
• (VARACT, id, offset, size )
--- 传地址
• (VALACT, id, offset, size )
•
{ op = pop(S1,1); (str1, str2)=pop(S2,2);
•
push(S2, str2+str1 + “op”);
•
}
•
push(S1,tk); goto (2);

编译原理教程第五版课后答案

编译原理教程第五版课后答案

编译原理教程第五版课后答案第一章：引言问题1答：编译器是一种将高级编程语言源代码转换为目标机器代码的软件工具。

它由多个阶段组成，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。

问题2答：编译器的主要任务包括以下几个方面： - 词法分析：将源代码划分为词法单元，如标识符、关键字、操作符等。

- 语法分析：根据语法规则，将词法单元组成语法树。

- 语义分析：对语法树进行语义检查，如类型匹配、变量声明等。

- 中间代码生成：将语法树转换为中间代码表示形式。

- 代码优化：对中间代码进行优化，以提高程序的效率。

- 代码生成：将优化后的中间代码转换为目标机器代码。

第二章：词法分析问题1答：词法单元是编译器在词法分析阶段识别的最小的语法单位，它由一个或多个字符组成。

常见的词法单元包括关键字、标识符、常量和运算符等。

问题2答：识别词法单元的方法包括以下几种： - 正则表达式：通过正则表达式匹配字符串，识别出各类词法单元。

- 有限自动机：构建有限状态自动机，根据输入字符的不同状态转移，最终确定词法单元。

- 递归下降法：使用递归下降的方式，根据语法规则划分出词法单元。

第三章：语法分析问题1答：语法分析是编译器的一个重要阶段，它的主要任务是根据给定的语法规则，将词法单元序列转换为语法树。

语法分析有两个主要的方法：自顶向下的分析和自底向上的分析。

问题2答：自顶向下的分析是从文法的起始符号开始，根据语法规则逐步向下展开，直到生成最终的语法树。

常见的自顶向下的分析方法包括LL(1)分析和递归下降分析。

问题3答：自底向上的分析是从输入串开始，逐步合并词法单元，最终生成语法树。

常见的自底向上的分析方法包括LR分析和LALR分析。

第四章：语义分析问题1答：语义分析的主要任务是对语法树进行语义检查和类型推断。

语义分析阶段会检查变量的声明和使用是否合法，以及类型是否匹配等。

问题2答：常见的语义错误包括变量未声明、类型不匹配、函数调用参数不匹配等。

编译原理第7章 语法制导翻译和中间代码生成

编译原理第7章 语法制导翻译和中间代码生成
语义规则描述的动作：
• 检查静态语义 • 生成中间代码/目标代码
语义处理
语义处理的环境：符号表 • 为语义分析提供类型、作用域等信息。 • 为代码生成提供类型、作用域、存储类别、
存储（相对）位置等信息。
语义处理
PL/0编译程序的语义处理（一）call语句的处理
if sym = callsym
then
源语言程序
词法分析
前
语法分析
端
处理Biblioteka 语义分析语 义 处 理
后 端
代码生成
处
理
汇编代码
语义处理
语义处理的任务： • 静态语义检查
• 静态语义：语法规则的良形式条件 • 静态语义检查：审查静态语义
• 动态语义处理
• 动态语义：程序单元执行的操作 • 动态语义处理：生成(中间/目标)代码
语义处理
语义处理的实现： • 属性文法：描述语义规则。 • 语法制导翻译：在语法分析的同时，执行
类型的基本概念
声明和定义,使用： • 声明：
• 程序通过声明语句把标识符的名称、类型和 作用域等信息传递给编译器。
• 声明语句本身传递名字和类型信息，声明语 句的位置传递作用域信息。
• 定义：
• 变量、类的声明就是定义。 • 函数可以先声明一个原型，在定义中再给出
实现的代码。
类型的基本概念
强类型语言和弱类型语言： • 强类型语言
第七章语法制导翻译和中间代码生成
7.1语义处理概述 7.2属性文法和语法制导翻译 7.3 中间代码生成(一些语句的翻译) 7.4符号表
7.1 语义处理（语义分析和中间代码生成）
在编译中的逻辑阶段
源语言程序
词法分析

代码生成原理

代码生成原理

代码生成原理代码生成原理是指通过一系列算法和规则，根据给定的输入信息生成相应的代码。

代码生成可以应用于各种编程语言和领域，包括软件开发、自动化测试、机器学习等。

代码生成的过程通常分为以下几个步骤：1. 解析：首先，需要解析输入信息，其中包括用户提供的要求、数据结构、约束条件等。

解析过程旨在将输入信息转化为计算机可理解的数据结构，比如抽象语法树（Abstract Syntax Tree，AST）。

2. 模板匹配：接下来，通过与预定义的代码模板进行匹配，选择合适的模板。

代码模板通常包含了一些固定的代码部分和占位符，用于标识需要插入具体信息的位置。

3. 信息替换：在选定的代码模板中，将占位符替换为具体的信息。

替换的信息可以来自于输入信息中解析得到的数据结构，或者其他源头。

4. 代码生成：根据替换后的代码模板，生成最终的代码。

生成的代码可以是一个完整的文件，也可以是一段代码片段。

代码生成原理涉及到以下一些关键技术：1. 语法分析：通过解析器分析输入的语法结构，生成语法树。

常用的语法分析方法有递归下降、LR分析和LL分析等。

2. 代码模板：代码模板是代码生成的基础，它包含了代码的整体结构和一些可替换的部分。

可以使用标记、占位符、模板语言等方式来定义代码模板。

3. 数据处理：根据输入信息中解析得到的数据结构，对数据进行处理和格式化，以便于插入到代码模板中。

数据处理可以包括类型转换、格式化输出、条件判断等。

4. 代码生成策略：代码生成可以根据不同的策略进行，例如按需生成、批量生成、动态生成等。

生成策略的选择通常取决于具体的应用场景。

总结起来，代码生成原理通过解析输入信息，选择合适的代码模板，并将占位符替换为具体信息，最终生成代码。

这一过程可以通过语法分析、代码模板、数据处理和生成策略等技术来实现。

代码生成的意义在于提高开发效率，减少重复工作，同时也为自动化工具和系统提供了基础。

第七章代码优化与目标代码生成

第七章代码优化与目标代码生成

第七章代码优化与目标代码生成典型例题 :单项选择题7.1.1. 优化可生成＿的目标代码。

（陕西省 2000 年自考题）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7.1.2 ．下列—优化方法不是针对循环优化进行的。

a. 强度削弱b. 删除归纳变量c. 删除多余运算d. 代码外提7.1.3. 基本块内的优化为＿。

（陕西省 1998 年自考题）a. 代码外提，删除归纳变量b. 删除多余运算，删除无用赋值c. 强度削弱，代码外提d. 循环展开，循环合并7.1.4. 关于必经结点的二元关系，下列叙述中不正确的是 __ 。

a. 满足自反性b. 满足传递性c. 满足反对称性d. 满足对称性7.1.5. 对一个基本块来说，＿是正确的。

（陕西省 2000 年自考题）a. 只有一个入口语句和一个出口语句b. 有一个入口语句和多个出口语句c. 有多个入口语句和一个出口语句d. 有多个入口语句和多个出口语句7.1.6. 在程序流图中，我们称具有下述性质＿的结点序列为一个循环。

a. 它们是非连通的且只有一个入自结点b. 它们是强连通的但有多个入口结点c. 它们是非连通的但有多个入口结点d. 它们是强连通的且只有一个入口结点7.1.7. ＿不可能是目标代码。

（陕西省 1997 年自考题）a. 汇编指令代码b. 可重定位指令代码c. 绝对指令代码d. 中间代码7.1.8 ．＿属于局部优化。

a. 代码外提b. 删除多余运算。

c. 强度削弱d. 删除归纳变量7.1.9. 下面＿不能作为一个基本块的入口。

a. 程序的第一个语句b. 条件语句转移到的语句c. 无条件语句之后的下一条语句d. 无条件语句转移到的语句7.1.10 ．下列—优化方法是针对循环优化进行的。

a. 复写传播b. 删除归纳变量c. 删除无用赋值d. 合并已知量7.1.11. 属于基本块的优化为＿。

（陕西省 1997 年自考题）a. 删除无用赋值b. 删除归纳变量c. 强度削弱d. 代码外提7.1.12. 经过编译所得到的目标程序是—。

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选择好计算的次序，充分利用目标机的特点
指令选择
任务
为每条中间语言语句选择恰当的目标机指令或指令序列
原则
• 首先要保证语义的一致性；若目标机指令系统比较完 备，为中间语言语句找到语义一致的指令序列模板是 很直接的（不必考虑执行效率的情形下） • 其次要权衡所生成代码的效率（考虑时间/空间代价）
• 在基本块范围内考虑如何充分利用寄存器的问题 原则： 尽可能地让变量的值保留在寄存器中
尽可能引用变量在寄存器中的值
• 借助于在基本块范围内建立变量的待用信息链和 活跃信息链
一个简单的代码生成算法
待用信息
• 在一个基本块中，四元式i对变量A定值，如果i后面 的四元式j要引用A，且从i到j的四元式没有其它对A的 定值点，则称j是四元式i中对变量A的待用信息，同时 也称A是活跃的。 • 如果A被多处引用，则构成了A的待用信息链和活跃 信息链。 • 为了取得每个变量在基本块内的待用信息和活跃信 息，可从基本块的出口由后向前扫描，对每个变量建 立相应的待用信息链与活跃信息链。
目标代码生成要考虑的主要问题 一个简单的代码生成算法
由上述算法从 DAG 生成代码
基于树重写的代码生成 简单的图着色物理寄存器分配算法
代码生成要考虑的主要问题
指令选择
目标机指令集的性质和中间代码的形式决定 指令选择的难易
寄存器分配
充分、高效地使用寄存器
指令调度
• 对相干图进行着色（coloring）
使用k（物理寄存器数量）种颜色对相干图进行着色， 使任何相邻的结点具有不同的颜色（即两个相干的 伪寄存器不会分配到同一个物理寄存器）。
简单的图着色物理寄存器分配算法
一种启发式图着色算法
“一个图是否能用 k 种颜色着色”是 NP-完全问题 以下是一个简单的启发式 k-着色算法： • 假设图 G 中某个结点 n 的度数小于 k，从G 中删除 n 及其邻边得到图 G’，对 G 的k-着色问题可转化为 先对G’ k-着色，然后给结点 n 分配一个其相邻结点 在 G’ 的k-着色中没有使用过的颜色。 重复这个过程从图中删除度数小于 k 的结点，如果 可以到达一个空图，说明对原图可以成功实现 k-着 色；否则，原图不能成功实现 k-着色，可从 G 中选 择某个结点作为泄露候选，将其删除，算法可继续。
表中“待用信息链”与“活跃信息链”的每列从左至右为每 从后向前扫描一个四元式时相应变量的信息变化情况，空白 处为没变化。 待用信息和活跃信息在四元式上的标记如下所示： (1) T(3)L:=A(2)L-BFL (2) U(3)L:=AFL-CFL (3) V(4)L:=TFF+U(4)L (4) DFL:=VFF+UFF
这一点较难做到，因为执行效率往往与该语句的上下 文以及目标机体系结构（如流水线）有关
指令选择举例
为TAC 语句选择指令模板
假设一个目标机指令系统（一个简单汇编语言）
例 TAC 语句 a:=b+c 可转换为如下代码序列
MOV ADD MOV b, R0 c, R0 R 0, a
/* b 装入寄存器 R0 */ /* c 加到 R0 */ /* 存 R0 到 a */

计算待用信息的算法
（1）对各基本块的符号表中的“待用信息”栏 和“活跃信息”栏臵初值，即把“待用信息” 栏臵“非待用”，对“活跃信息”栏按在基本 块出口处是否为活跃而臵成“活跃”或“非活 跃”。这里假定变量都是活跃的，临时变量都 是非活跃的。
（2）从基本块出口到基本块入口由后向前依次 处理每个四元式。对每个四元式i: A:=B op C， 依次执行下述步骤：
a)
把符号表中变量A的待用信息和活跃信息附加到四 元式i上。 b) 把符号表中变量A的待用信息栏和活跃信息栏分别 臵为“非待用”和“非活跃”。（由于在i中对A的 定值只能在i以后的四元式才能引用，因而对i以前 的四元式来说A是不活跃也不可能是待用的） c) 把符号表中变量B和C的待用信息和活跃信息附加到 四元式i上。 d) 把符号表中变量B和C的待用信息栏臵为“i”，活跃 信息栏臵为“活跃”。
t:=a-b u:=a-c v:=t+u d:=v+u
MOV a,R0 SUB b,R0 u: = a－c MOV a,R1 SUB c,R1 v: = t＋u ADD R1,R0 d: = v＋u ADD R1,R0 MOV R0,d
由上述算法从 DAG 生成代码
从某个基本块的 DAG 表示得到的两段 TAC 代码
如 B` 或 C` 为R，则删除 AVALUE[B] 或 AVALUE[C] 中的 R
一个简单的代码生成算法
基本块的代码生成算法 （续前页）
·令 AVALUE[A]={R}，并令 RVALUE[R]={A}，以表示变量 A 的现行
值只在 R 中并且 R 中的值只代表 A 的现行值 。
·如 B 或 C 的现行值在基本块中不再被引用，它们也不是基本块出
一个简单的代码生成算法
寄存器描述数组和变量地址描述数组
• RVALUE[R] 描述寄存器 R 当前对应哪个变量 • AVALUE[A] 表示变量 A 的值存放在哪个寄存器中
一个简单的代码生成算法
基本块内 TAC 语句序列的简单代码生成
（假设只有形如 A:=B op C 的TAC 语句序列）
口之后的活跃变量（由语句 i 上的附加信息知道），并且其现行值在某 个寄存器 Rk 中，则删除 RVALUE[Rk] 中的 B 或C 以及 AVALUE[B] 或 AVALUE[C] 中的 Rk ，使该寄存器不再为 B 或 C 所占用。
step2: 处理完基本块中所有TAC 语句之后，对现行值在 某寄存器 R 中的每个变量 M，若它在出口之后是活跃 的，则生成 MOV 生成
一个简单代码生成器
目标代码生成在编译程序中的逻辑位臵
词法分析 字符流 单词流 语法分析树 中间表示 优化的中间表示 目标代码 优化的目标代码 语法分析 从中间表示 获取的流图 改进的流图 语义分析和中间代码生成 机器无关的代码优化 目标代码生成 针对机器的代码优化 指令调度 寄存器分配 窥孔优化
器分配算法将它们对应到真实寄存器或内存地址）。
其实也可以不是返回伪寄存器，而是在寄存器不够时返回一个内 存地址。
一个简单的代码生成算法举例
对于右图的基本块 （假定只有d在基本块的 出口是活跃的），利用上述算法可生成如下 代码序列：
语句 t: = a－b 生成的代码 寄存器描述 空寄存器 R0 包含 t R0 包含 t R1 包含 u R0 包含 v R1 包含 u R0 包含 d 地址描述 t 在 R0 中 t 在 R0 中 u 在 R1 中 u 在 R1 中 v 在 R0 中 d 在 R0 中 d 在 R0 中和存储器中
两遍的通用寄存器分配算法
• 第一遍先假定可用的通用寄存器是无限数量的，完 成指令选择 例如：前面介绍的简单代码生成算法中的 getreg 函数返回一个伪寄存器（不管物理寄存器的个数） • 第二遍将物理寄存器分配到伪寄存器。 物理寄存器数量不足时，会将一些伪寄存器泄露到 （spilled into）内存，图着色算法的核心任务是使 得泄露的伪寄存器数目最少。
T1:=a+b T2:=c+d T3:=e-T2 T4:=T1-T3 MOV a,R0 ADD b,R0 MOV c,R1 ADD d,R1 MOV e,R2 SUB R1,R2 SUB R2,R0 MOV R0,T4 T2:=c+d T3:=e-T2 T1:=a+b T4:=T1-T3 MOV c,R0 ADD d,R0 MOV e,R1 SUB R0,R1 MOV a,R0 ADD b,R0 SUB R1,R0 MOV R0,T4
• template 代表一棵树
• cost 是用来计算相应于该template代价的代码片段 • action 是使用该规则进行树重写时执行的代码片段
基于树重写的代码生成
例 若干VAX指令对应的树重写规则
基于树重写的代码生成
例 若干VAX指令对应的树重写规则
基于树重写的代码生成
函数 getreg（以 i: A:=B op C 为参数， 返回一个伪寄存器）
步骤：
• 若 RVALUE[R]={B} ，且在语句 i 之后 B 在基本块中不再被引用，同 时也不是基本块出口之后的活跃变量（由 i 上的附加信息可知道）， 则返回 R； • 否则，返回一个新的伪寄存器R’
注：这里的 getreg 返回伪寄存器（可以利用随后介绍的图着色寄存
从中间表示树生成代码
思路
• 根据树重写规则对中间表示树的子树逐步进行归 约，直至单个节点为止，该过程的所有子树集合构 成中间表示树的一种覆盖（cover）。 • 某个覆盖的代价是相应树重写规则的附加代价之和
• 找到一种代价最小的覆盖。 • 根据最小代价的覆盖进行代码生成。
简单的图着色物理寄存器分配算法
简单的图着色物理寄存器分配算法 基于寄存器相干图（register-interference graph） 的图着色寄存器分配算法
• 构造寄存器相干图 结点：每一个伪寄存器为一个结点。 边：如果程序中存在某点，一个结点在该点被定义， 而另一个结点在该点是活跃的，则在这两个结 点间连一条边。
第二段代码较优（少用了寄存器）
基于树重写的代码生成
例
a [ i ] := b 的一个可能的中间表示树
基于树重写的代码生成
树重写（Tree Rewriting）规则形如
其中 • replacement 代表树的单个节点 replacement template {cost} = {action}
step1：对每个TAC 语句i: A:=B op C，依次执行下述步骤：