8 语义分析、中间代码与符号表
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(完整版)编译原理名词解释1.源语⾔:书写源程序所使⽤的语⾔2.源程序:⽤程序设计语⾔书写的程序3.⽬标语⾔:计算机的机器指令。
⽬标语⾔可以是机器语⾔,也可以是汇编语⾔,或者是其他中间语⾔,但最终结果必是机器语⾔。
4.⽬标程序:由机器指令构成的程序。
⽬标程序是经过翻译程序加⼯后⽤⽬标语⾔表⽰的程序。
5.翻译程序:能够把某⼀种语⾔程序(源程序)改造成另⼀种语⾔程序(⽬标程序)将源程序译成逻辑上等价的⽬标程序的程序。
翻译程序有两种⼯作⽅式:编译和解释。
6.编译程序:也称翻译程序7.解释程序:有些翻译程序在翻译过程中并不产⽣完整的⽬标程序,⽽是翻译⼀句,解释执⾏⼀句,这样的称为解释程序。
8.汇编程序:由汇编语⾔写成的程序9.词法分析:执⾏词法分析的程序成为词法分析器,词法分析依据的是语⾔构词规则。
词法分析器从⽂件读⼊源程序,由字符拼接单词。
每当识别出⼀个单词,词法分析器就输出这个单词的内部码。
10.语法分析:执⾏语法分析的程序叫做语法分析器。
语法分析的任务就是根据语⾔的规则,将词法分析器所提供的单词种别分成各类语法范畴。
11.中间代码⽣成:中间代码产⽣有时称为语义分析,执⾏中间代码产⽣的程序称为中间代码⽣成器。
他的任务时按照语法分析器所识别出的语法范畴产⽣相应的中间代码,并建⽴符号表、常数表,等各种表格。
12.⽬标代码⽣成:执⾏⽬标代码⽣成的程序称为⽬标代码⽣成器。
他的任务是根据中间代码和表格信息,确定各类数据在内存中的位置,选择合适的指令代码,将中间代码翻译成汇编语⾔或机器指令,这部分⼯作与计算机硬件有关。
13.符号表:⽤于记录源程序中出现的标识符,⼀个标识符往往具有⼀系列的语义值,她包括标识符的名称、种属、类型、值存放的地址等等。
14.常数表:⽤于记录在源程序中出现的常数。
15.编译程序前端:是由词法分析器、语法分析器和中间代码产⽣器组成的。
她的特点是依赖于被编译的源程序,输出结果⽤中间代码描述,和⽬标机器⽆关。
编译原理陈意云版答案一. 引言编译原理是计算机科学中的一门重要课程,它研究的是将高级语言源代码转换为机器能够理解和执行的目标代码的方法和技术。
编译原理的学习对于理解计算机系统的运行原理和提高程序开发效率具有重要意义。
本文将以陈意云版的答案作为参考,向大家介绍编译原理的相关知识。
二. 词法分析词法分析是编译的第一个阶段,它将源代码分解成一个个单词(Token)。
在陈意云版中,常用的词法分析方法有正则表达式和有限自动机。
正则表达式可以方便地描述语言的词法规则,而有限自动机可以用于实现对输入的扫描和匹配。
词法分析器还可以将未识别的字符输入报告为错误。
三. 语法分析语法分析是编译的第二个阶段,它将词法分析器产生的Token序列转化为语法树。
在陈意云版中,常用的语法分析方法是上下文无关文法和递归下降分析。
上下文无关文法用于描述语言的语法规则,而递归下降分析是一种自顶向下的语法分析方法。
语法分析器还可以检查语法错误,并生成错误报告。
四. 语义分析语义分析是编译的第三个阶段,它对语法树进行语义检查和语义处理。
在陈意云版中,常用的语义分析方法有类型检查和符号表管理。
类型检查用于检查表达式和语句中的类型错误,而符号表管理用于管理变量和函数的定义和引用。
语义分析器还可以生成中间代码。
五. 中间代码生成中间代码生成是编译的第四个阶段,它将源代码转化为一种中间形式的代码。
在陈意云版中,常用的中间代码形式有三地址码和虚拟机代码。
中间代码是一种介于源代码和目标代码之间的形式,它可以方便地进行优化和生成目标代码。
六. 代码优化代码优化是编译的第五个阶段,它对中间代码进行优化,以提高程序的执行效率和减少代码的大小。
在陈意云版中,常用的代码优化技术有常量传播、公共子表达式消除和循环优化等。
代码优化器可以根据优化规则对中间代码进行优化,并生成优化后的中间代码。
七. 目标代码生成目标代码生成是编译的最后一个阶段,它将中间代码转化为目标代码。
编译器设计-符号表-中间代码⽣成编译器设计-符号表-中间代码⽣成Compiler Design - Symbol TableCompiler - Intermediate Code Generation⼀.Compiler Design - Symbol Table符号表是编译器为存储变量名、函数名、对象、类、接⼝等各种实体的出现情况⽽创建和维护的⼀种重要的数据结构。
符号表既可⽤于编译器的分析部分,也可⽤于编译器的综合部分。
符号表可⽤于以下⽬的,具体取决于所使⽤的语⾔:将所有实体的名称以结构化形式存储在⼀个位置。
以验证是否已声明变量。
要实现类型检查,请验证源代码中的赋值和表达式在语义上是否正确。
确定名称的作⽤域(作⽤域解析)。
符号表只是⼀个可以是线性表或哈希表的表。
它以以下格式为每个名称维护⼀个条⽬:<symbol name, type, attribute>例如,如果符号表必须存储有关以下变量声明的信息:static int interest;然后它应该存储条⽬,例如:<interest, int, static>attribute⼦句包含与名称相关的条⽬。
实施Implementation如果编译器要处理少量数据,那么符号表可以实现为⽆序列表,这很容易编码,但它只适⽤于⼩表。
符号表可以通过以下⽅式之⼀实现:线性(排序或未排序)列表⼆叉搜索树哈希表其中,符号表主要实现为哈希表,其中源代码符号本⾝被视为哈希函数的键,返回值是关于符号的信息。
操作Operations符号表(线性或哈希)应提供以下操作。
插⼊()此操作在分析阶段使⽤得更频繁,即编译器的前半部分,其中标识了标记并将名称存储在表中。
此操作⽤于在符号表中添加有关源代码中出现的唯⼀名称的信息。
存储名称的格式或结构取决于⼿头的编译器。
源代码中符号的属性是与该符号关联的信息。
此信息包含有关符号的值、状态、范围和类型。
函数的作⽤是:将符号及其属性作为参数,并将信息存储在符号表中。
⾼级语⾔程序的两种处理⽅式——编译和解释编译⽅式编译程序的功能就是把⾼级语⾔书写的源程序翻译成与之等价的⽬标程序(汇编语⾔或机器语⾔)。
编译程序的⼯作过程词法分析在词法分析阶段,源程序可以简单的看做是⼀个多⾏的字符串。
词法分析阶段是编译过程的第⼀阶段,主要任务是对源程序从前到后(从左到右)逐个字符进⾏扫描,从中识别出⼀个个“单词”符号。
词法分析程序输出的”单词“常采⽤⼆元组的⽅式,即单词类别和单词⾃⾝的值。
词法分析过程依据的语⾔的此法规则,即描述“单词”结构的规则。
词法分析器⼀般来说有两种⽅法构造:⼿⼯构造和⾃动⽣成。
⼿⼯构造可使⽤状态图进⾏⼯作,⾃动⽣成使⽤确定的有限⾃动机来实现。
词法分析器的功能输⼊源程序,按照构词规则分解成⼀系列单词符号。
单词是语⾔中具有独⽴意义的最⼩单位,包括:(1)关键字是由程序语⾔定义的具有固定意义的标识符。
(2)标识符⽤来表⽰各种名字,如变量名,数组名,过程名等等。
(3)常数常数的类型⼀般有整型、实型、布尔型、⽂字型等。
(4)运算符如+、-、*、/等等。
(5)界符如逗号、分号、括号、等等。
语法分析编译程序的语法分析器以单词符号作为输⼊,分析单词符号串是否形成符合语法规则的语法单位,如表达式、赋值、循环等,最后看是否构成⼀个符合各类语法的构成规则,按该语⾔使⽤的语法规则分析检查每条语句是否有正确的逻辑结构,程序是最终的⼀个语法单位。
语法分析的⽅法分为两种:⾃上⽽下分析法和⾃下⽽上分析法。
⾃上⽽下就是从⽂法的开始符号出发,向下推导,推出句⼦。
⽽⾃下⽽上分析法采⽤的是移进归约法,基本思想是:⽤⼀个寄存符号的先进后出栈,把输⼊符号⼀个⼀个地移进栈⾥,当栈顶形成某个产⽣式的⼀个候选式时,即把栈顶的这⼀部分归约成该产⽣式的左邻符号。
语法分析只考虑构成该句⼦的语法单位是否符合语法规则。
例如在分析除法表达式时在语法分析阶段只分析运算符左右两边是否为变量、常量、表达式等,⽽不去管除数是否为0。
编译原理课后答案1. 什么是编译原理?编译原理是计算机科学领域的一个重要分支,研究如何将高级程序设计语言表示的程序转化为计算机能够执行的机器语言代码。
编译原理主要涉及词法分析、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内容。
2. 为什么需要编译原理?在计算机科学领域中,人们使用高级编程语言来编写程序。
但是,计算机只能理解机器语言,因此需要将高级语言转换为机器语言,以便计算机能够执行程序。
编译原理的作用就是实现这种高级语言到机器语言的转换过程。
3. 编译过程的主要步骤有哪些?编译过程主要包含以下几个步骤:3.1 词法分析词法分析是将源代码分解成一个个的标记(Token)的过程。
一个标记代表源代码中的一个基本单元,例如关键字、标识符、运算符、常量等。
词法分析器通常使用有限自动机(DFA)来实现。
3.2 语法分析语法分析是将词法分析产生的标记序列组织成抽象语法树(Abstract Syntax Tree)的过程。
它通过分析语法规则来确定源代码的结构和语义。
常用的语法分析方法有自顶向下的LL分析和自底向上的LR分析。
3.3 语义分析语义分析是对程序的语义进行静态检查和语义处理的过程。
它会检查程序是否符合语言的语义规范,并进行类型检查等处理。
语义分析将产生中间表示(Intermediate Representation,IR),用于后续的代码生成和优化。
3.4 中间代码生成中间代码生成是将源代码转化为一种中间表示的过程,中间表示通常是一种高级的抽象语言,方便进行后续的代码优化和目标代码生成。
3.5 代码优化代码优化是通过对中间代码进行分析和变换,改进程序的执行效率和资源利用率的过程。
代码优化的目标是生成更高效的目标代码,提高程序的执行速度和资源利用率。
3.6 目标代码生成目标代码生成是将中间代码转化为特定目标机器的机器代码的过程。
目标机器可以是计算机的硬件平台,也可以是虚拟机等。
3.7 符号表管理符号表是编译器中用于存储程序中的标识符信息的数据结构。
简述符号表的主要功能符号表(symbol table)是一个数据结构,用于保存程序中的标识符及其相关信息。
它是编程语言编译器的重要组成部分,其主要功能是为编译器提供符号的唯一定义和引用。
符号表在编译过程中起着关键作用,用于记录程序中出现的各种标识符,以便在后续的语义分析、中间代码生成和代码优化等过程中进行查找和处理。
符号表的主要功能包括:1. 保存符号的声明和定义信息:符号表用来存储程序中各个标识符的声明和定义信息,包括变量、函数、类、结构体等。
对于每个标识符,符号表会记录其名称、数据类型、作用域、存储位置等相关信息。
这些信息将在后续的语义分析过程中被引用,确保程序的正确性和一致性。
2. 校验符号的使用:符号表可以帮助编译器检查符号的正确使用,并进行相应的错误处理。
例如,它可以检查变量是否被声明和定义,函数是否被调用时参数数量和类型是否正确等。
符号表通过记录各个标识符的属性和关联信息,可以对程序进行静态和动态的语义检查。
3. 管理符号的作用域和可见性:符号表用于管理程序中的作用域和标识符的可见性。
通过识别和记录定义和引用的符号所在的作用域,符号表可以确定标识符在不同作用域中的可见性和生命周期。
它确保了变量名不会冲突,且在正确的作用域内被引用。
4. 符号的内存分配和地址计算:符号表用于记录变量和其他符号的内存分配和地址计算信息。
对于全局变量、局部变量、类成员等不同类型的符号,符号表可以确定其存储类型(静态、堆、栈等)和存储位置。
这些信息对于生成中间代码和进行代码优化非常重要。
5. 符号的类型检查和转换:符号表可以保存和检查符号的数据类型及其相关信息。
编译器可以根据符号表中的类型信息进行类型检查,确保表达式和操作的类型匹配。
符号表还可以记录类型转换的规则和方法,以便在需要时进行自动转换。
6. 支持符号的查询和引用:符号表可以支持编译器和解释器在后续过程中对符号的查找和引用。
通过符号表,编译器可以根据标识符的名称和上下文,找到对应的符号信息,并进行进一步的处理和分析。