编译原理-中间代码优化

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编译原理,中间代码优化与目标代码生成

删除公共子表达式
t11=t2 x=a[t11] t12=t11 t13=t1 t14=a[t13] a[12]=t14 t14=t13 a[15]=x
在B1中t1=4*n;
目标代码生成
• 目标代码生成是编译最后一个阶段，它把中间代码转换成汇编指令或可重定位的目标代码。
• 对于语句 • x = y + z – m * 10; • 可以产生IBM PC汇编指令
B6 t11=4*I x=a[t11] t12=4*I t13=4*n t14=a[t13] a[12]=t14 t14=4*n a[15]=x
t6=4*i x=a[t6] t7=4*i t8=4*j t9=a[t8] a[t7]=t9 t10=4*j a[t10]=x goto b2
B5
删除公共子表达式
对中间代码进行变换加工以便在最后产生高效的目标代码
中间代码优化
• 对中间代码进行变换加工，以便在最后产生高效的目标代码。
例：快速排序程序
Void quicksort(a,m,n); Int m,n,a[]; { int I,j; int v,x; if(n<=m) return; I=m-1;j=n;v=a[n] While(1){ Do {I=I+1;}while (a[I]<v); Do{j=j-1;}while(a[j]>v); If(I>=j)break; X=a[I];a[I]=a[j];a[j]=x; } X=a[I];a[I]=a[n];a[n]=x; Quicksort(m,j);quicksort(I+1,n); }
i=i+1 t2=4*i t3=a[t2] If t3<v goto B2 j=j-1 t4=4*j t5=a[t4] If t5<v goto B3 If I>=j goto b6

编译原理答案(前三章)

编译原理答案(前三章)第 1 章引论第 1 题解释下列术语：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。

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。

编译原理中间代码生成

编译原理中间代码生成在编译原理中，中间代码生成是编译器的重要阶段之一、在这个阶段，编译器将源代码转换成一种中间表示形式，这种中间表示形式通常比源代码抽象得多，同时又比目标代码具体得多。

中间代码既能够方便地进行优化，又能够方便地转换成目标代码。

为什么需要中间代码呢？其一，中间代码可以方便地进行编译器优化。

编译器优化是编译器的一个核心功能，它能够对中间代码进行优化，以产生更高效的目标代码。

在中间代码生成阶段，编译器可以根据源代码特性进行一些优化，例如常量折叠、公共子表达式消除、循环不变式移动等。

其二，中间代码可以方便地进行目标代码生成。

中间代码通常比较高级，比目标代码更具有表达力。

通过中间代码，编译器可以将源代码转换成与目标机器无关的形式，然后再根据目标机器的特性进行进一步的优化和转换，最终生成目标代码。

中间代码生成的过程通常可以分为以下几步：1.词法分析和语法分析：首先需要将源代码转换成抽象语法树。

这个过程涉及到词法分析和语法分析两个步骤。

词法分析将源代码划分成一个个的词法单元，例如标识符、关键字、运算符等等。

语法分析将词法单元组成树状结构，形成抽象语法树。

2.语义分析：在语义分析阶段，编译器会对抽象语法树进行静态语义检查，以确保源代码符合语言的语义规定。

同时，还会进行类型检查和类型推导等操作。

3.中间代码生成：在中间代码生成阶段，编译器会将抽象语法树转换成一种中间表示形式，例如三地址码、四元式、特定的中间代码形式等。

这种中间表示形式通常比较高级，能够方便进行编译器的优化和转换。

4.中间代码优化：中间代码生成的结果通常不是最优的，因为生成中间代码时考虑的主要是功能的正确性，并没有考虑性能的问题。

在中间代码生成之后，编译器会对中间代码进行各种优化，以产生更高效的代码。

例如常量折叠、循环优化、死代码删除等等。

5.中间代码转换：在完成了中间代码的优化之后，编译器还可以对中间代码进行进一步的转换。

这个转换的目的是将中间代码转换成更具体、更低级的形式，例如目标机器的汇编代码。

编译原理课后第十一章答案

对假设（2） B:=3 D:=A+C E:=A*C F:=D+E K:=B*5 L:=K+F
计算机咨询网（）陪着您
10
《编译原理》课后习题答案第十一章
第7题分别对图 11.25 和 11.26 的流图： (1) 求出流图中各结点 n 的必经结点集 D(n)。 (2) 求出流图中的回边。 (3) 求出流图中的循环。
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13)
i:=m-1 j:=n t1:=4*n v:=a[t1] i:=i+1 t2:=4*i t3:=a[t2] if t3< v goto (5) j:=j-1 t5:=4*j t5:=a[t4] if t5> v goto (9) if i >=编译原理》课后习题答案第十一章
第 5 题：如下程序流图(图 11.24)中，B3 中的 i∶=2 是循环不变量，可以将其提到前置结点吗? 你还能举出一些例子说明循环不变量外移的条件吗?
图 11.24 答案：不能。因为 B3 不是循环出口 B4 的必经结点。循环不变量外移的条件外有：（a）(I)s 所在的结点是 L 的所有出口结点的必经结点 (II)A 在 L 中其他地方未再定值 (III)L 中所有 A 的引用点只有 s 中 A 的定值才能到达（b）A 在离开 L 之后不再是活跃的，并且条件(a)的(II)和(III)成立。所谓 A 在离开 L 后不再是活跃的是指，A 在 L 的任何出口结点的后继结点的入口处不是活跃的（从此点后不被引用）（3）按步骤（1）所找出的不变运算的顺序，依次把符合（2）的条件(a)或(b)的不变运算 s 外提到 L 的前置结点中。如果 s 的运算对象（B 或 C）是在 L 中定值的，则只有当这些定值四元式都已外提到前置结点中时，才可把 s 也外提到前置结点。

杭电编译原理名词解释

名词解析1.编译器: 一个编译程序就是一个语言翻译程序，它把一种语言（称作源语言）书写的程序翻译成另一种语言（称作目标语言）书写的等价的程序。

2.词法分析：从左至右读源程序，识别单词符号3.语法分析：在词法分析的基础上将单词序列组合成各类语法短语4.语义分析：语义检查，收集语义信息,进行类型审查5.代码优化：对中间代码进行优化（提高时间与空间效率6.遍：对源程序或源程序中间表示的一次扫描，每一遍读入一个文件，执行一个或几个阶段的编译操作，并输出源程序的一个中间表示7.上下文无关文法:所定义的的语法单位是完全独立于这种语法单位可能出现的上下文环境的8.推导与归约：推导是用产生式的右部代替左部，归约是用产生式的左部代替右部，归约是推导的逆过程9.最左/右推导：对句型最左/右非终结符进行展开10.最左/右规约：最右/左推导的逆过程，即对最左/右边的可归约串进行归约11.句型：从文法的开始符号出发进行零步或多于零步的推导得到的文法符号串12.句子：只包含终结符号的句型称为句子13.句柄：最左直接短语14.句子、文法、语言的二义性：如果一个文法的句子有两棵或两棵以上的分析树，称此句子是二义的如果一个文法有一个句子是二义的，此文法称为二义文法如果一个语言的所有文法都是二义的，称此语言是二义的15.正规表达式：一个表示字符串格式的模式，可以用来描述单词符号的结构16.有限自动机：是具有离散输入与离散输出的一种数学模型，输入字符串，输出是、否17.不确定的有限自动机：由状态集合，输入符号集合，转换函数，开始状态，接受状态集合组成18.确定的有限自动机：没有ε边转移且一个状态面临一个输入符号时最多只转移到一个状态的NFA19.自顶向下分析：从根到叶子来建立句子的分析树或，给出句子的一个从开始符号出发的推导序列20.自底向上分析：从叶子到根来建立句子的分析树或，给出一个从句子出发到开始符号的归约序列21.综合属性：属性值是分析树中该结点的子结点的属性值的函数22.继承属性：属性值是分析树中该结点的父结点和/或兄弟结点的属性值的函数23.S -属性定义：只含有综合属性的语法制导定义24.L -属性定义：是一种语法制导定义L-属性定义包含S-属性定义25.代码优化：对中间代码进行优化（提高时间与空间效率）26.基本块:·一个连续的三地址（中间）代码序列·只有一个入口语句，一个出口语句·执行时从入口语句进入，从出口语句退出27.活动记录：是一段连续的存储区，用以存放过程的一次执行所需要的信息，如局部数据。

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 :=0For I :=1 to 20 doP :=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。

编译原理第5章--代码优化

(2) 确定满足以下条件的出口语句：确定满足以下条件的出口语句出口语句：下一个入口语句的前导语句入口语句的前导语句； ① 下一个入口语句的前导语句；转移语句包括转移语句自身)；语句(包括转移语句自身 ② 转移语句包括转移语句自身；停语句包括停语句自身包括停语句自身)。 ③ 停语句(包括停语句自身。
第5章
代码优化
(3) 图中各个结点上可能附加一个或多个标识符，表示这些图中各个结点上可能附加一个或多个标识符附加一个或多个标识符，变量具有该结点所代表的值。变量具有该结点所代表的值。
一个基本块由一个四元式序列组成四元式都可以用相应的一个基本块由一个四元式序列组成，且每一个四元式都可以用相应的基本块由一个四元式序列组成，每一个四元式都可以用 DAG结点表示。结点表示。结点表示给出了不同四元式和与其对应的DAG结点形式。图中，各结点圆圈结点形式。图5–1给出了不同四元式和与其对应的给出了不同四元式和与其对应的结点形式图中，中的ni是构造构造DAG过程中各结点的编号，过程中各结点的编号，中的过程中各结点的编号而各结点下面的符号(运算符、标识符或常数)是各结点的标记，是各结点的标记而各结点下面的符号运算符、标识符或常数是各结点的标记，各结点右运算符边的标识符是结点上的附加标识符。边的标识符是结点上的附加标识符。附加标识符除了对应转移语句的结点右边可附加一语句位置来指示转移目标外，除了对应转移语句的结点右边可附加一语句位置来指示转移目标外，其余对应转移语句的结点右边可附加一语句位置来指示转移目标外各类结点的右边只允许附加标识符。各类结点的右边只允许附加标识符。除对应于数组元素赋值的结点标记为继外，除对应于数组元素赋值的结点(标记为 ]=)有三个后继外，其余结点最多只应于数组元素赋值的结点标记为[ 有三个后继外有两个后继。两个后继。后继

《编译原理》实验教学大纲

《编译原理》实验教学大纲一、实验目的和任务编译原理是计算机科学与技术专业的一门重要课程，它主要研究的是将高级语言程序翻译成机器语言程序的方法和技术。

通过本实验课程的学习，旨在使学生掌握编译原理的基本原理和方法，培养学生对编译器结构与构造技术的专门知识和技能，为学生今后进行编译器设计与实现打下基础。

二、实验设备和工具1.计算机和相关硬件设备2. 编程语言的开发环境，如C/C++或Java三、实验内容1.实验一：词法分析器设计与实现a)实验目的：学习词法分析器的原理和设计方法，掌握正则表达式、DFA和NFA的转换方法。

b)实验任务：i.设计并实现一个词法分析器的原型，能够正确地识别出给定的程序中的词法单元。

ii. 使用给定的正则表达式设计并实现识别给定程序中的关键字、标识符、常量等的词法分析器。

2.实验二：语法分析器设计与实现a)实验目的：学习语法分析器的原理和设计方法，掌握上下文无关文法和LR分析表的构造方法。

b)实验任务：i.学习并理解上下文无关文法和LR分析表的构造方法。

ii. 设计并实现一个简单的递归下降语法分析器。

3.实验三：语义分析器设计与实现a)实验目的：学习语义分析器的原理和设计方法，掌握语义动作的定义和处理方法。

b)实验任务：i.学习并理解语义分析器的原理和设计方法。

ii. 设计并实现一个简单的语义分析器，能够对给定的程序进行语义分析和语义动作的处理。

4.实验四：中间代码生成器设计与实现a)实验目的：学习中间代码生成器的原理和设计方法，掌握中间代码的生成和优化方法。

b)实验任务：i.学习并理解中间代码生成器的原理和设计方法。

ii. 设计并实现一个简单的中间代码生成器，能够将给定的程序翻译成中间代码。

5.实验五：目标代码生成器设计与实现a)实验目的：学习目标代码生成器的原理和设计方法，掌握目标代码的生成和优化方法。

b)实验任务：i.学习并理解目标代码生成器的原理和设计方法。

ii. 设计并实现一个简单的目标代码生成器，能够将中间代码翻译成目标代码。

编译原理-清华大学-第10章1-代码优化

(1)P:=0 (2)I:=0 (4)T2:=addr(A) (7)T5:=addr(B) (3)T1:=0
(5)T3:=T2[T1] (6)T4:=T1 (8)T6:=T5[T4] (9)T7:=T3*T6 (10)P:=P+T7 (11)I:=I+1 (3‘)T1:=T1+4 (12)if I<=20 goto(5)
2、代码外提
目的：减少循环中代码总数。方法：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。
(1)P:=0 (2)I:=0
(3)T1:=4*I (4)T2:=addr(A) (5)T3:=T2[T1] (6)T4:=T1 (7)T5:=addr(B) (8)T6:=T5[T4] (9)T7:=T3*T6 (10)P:=P+T7 (11)I:=I+1 (12)if I&l经过变换循环的控制条件后，有些变量不被引用，可以从循环中删除。
(1)P:=0 (2)I:=0 (4)T2:=addr(A) (7)T5:=addr(B) (3)T1:=4*I
(5)T3:=T2[T1] (6)T4:=T1 (8)T6:=T5[T4] (9)T7:=T3*T6 (10)P:=P+T7 (11)I:=I+1 (3’)T1:=T1+4 (12)if I<=20
2)在运行基本块时，只能从其入口进入，从出口退出。
2、划分基本块算法
(1)求出各基本块的入口语句 1)程序的第一个语句； 2)能由条件转移语句和无条件转移语句转
移到达的语句； 3)紧跟在条件转移语句后面的语句。
(2) 对以上求出的每个入口语句，确定其所属的基本块。它是由该入口语句到下一入口语句(不包括该入口语句) 之间的语句序列组成的。

编译原理_第6章__语义分析和中间代码生成

非终结符T有一个综合属性type，其值为 int或float。语义规则L.in=T.type表示L.in的属性值由相应说明语句指定的类型T.type决定；属性L.in被确定后将随语法树的逐步生成而传递到下边的有关结点使用，这种结点属性称为继承属性。由此可见，标识符的类型可以通过继承属性的复写规则来传递。例如，对输入串int a,b，根据上述的语义规则，可在其生成的语法树中看到用“→”表示的属性传递情况，如图6–3所示。
直接生成目标代码直接生成机器语言或汇编语言形式的目标代码的优点是编译时间短且无需中间代码到目标代码的翻译。生成中间代码生成中间代码的优点是使编译结构在逻辑上更为简单明确，特别是使目标代码的优化比较容易实现。
语义分析时语义检查的分类：
动态语义检查
需要生成相应的目标代码，它是在运行时进行的；
例如，简单算术表达式求值的属性文法如下：规则语义规则 (1) S→E print (E.val) (2) E→E(1)+T E.val=E(1).val+T.val (3) E→T E.val=T.val (4) T→T(1)*F T.val=T(1).val*F.val (5) T→T(1) T.val=T(1).val (6) F→(E) F.val=E.val (7) F→i F.val=i.lexval
6.1 概
述
6.1.1 语义分析的概念一个源程序经过词法分析、语法分析之后，表明该源程序在书写上是正确的，并且符合程序语言所规定的语法。但是语法分析并未对程序内部的逻辑含义加以分析，因此编译程序接下来的工作是语义分析，即审查每个语法成分的静态语义。如果静态语义正确，则生成与该语言成分等效的中间代码，或者直接生成目标代码。

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break;
case1:
tmp1->bsf=fhead->arg1;
tmp1->var= "";
tmp1->flag = 0;
tmp1->lchild= NULL;
tmp1->rchild= NULL;
tmp1->next = NULL;
tmpResult->bsf=fhead->result;
tmpResult->var=fhead->op;
/* Deceleration of structures */
/********************************************************************/
structFour{
string op;//操作符
string arg1;//第一个操作数
string arg2;//第二个操作数
*/
/*第四个测试用例
input_source.push_back("*,7,4,T1");
input_source.push_back("+,5,T1,T2");
input_source.push_back(" ,T2, ,a");
input_source.push_back("+,a,9,T3");
/* Global variables */
/********************************************************************/
Four *fhead;
DagNode*nhead;
std::list<DagNode*>list_Dag;
vector<string>input_source;
tmp1->lchild= NULL;
tmp1->rchild= NULL;
tmp1->next = tmp2;
tmpResult->bsf=fhead->result;
tmpResult->var=fhead->op;
tmpResult->flag = 0;
tmpResult->lchild= tmp1;
*/
/*第五个测试用例结合实验3的输出结果
input_source.push_back("/,3,2,t1");
input_source.push_back(" ,t1, ,a");
input_source.push_back("+,s,8,t2");
input_source.push_back(" ,t2, ,b");
while(iter3 != iter2)//从链表下一个结点开始扫描
{
nheadUp= (*iter2)->next;
while(nheadUp!= NULL)
{
if(nheadUp->bsf==nheadDown->bsf||nheadUp->var==nheadDown->bsf)
{
nheadUp->var=nheadDown->var;
nheadDown->flag = 1;
nheadUp->lchild=nheadDown->lchild;
nheadUp->rchild=nheadDown->rchild;
}
nheadUp=nheadUp->next;
}
++iter2;
}
nheadDown=nheadDown->next;
}
}
}
string result;//结果
intstylenum;//结点类型
structFour *next;//指向下一条语句的起始位置
structFour *last;//指向上一条语句的起始位置
};
structDagNode{
stringbsf;//标识符
stringvar;//副标识符
intflag;//标记位
#include <string>
#include <vector>
#include <iostream>
#include <stdio.h>
usingnamespace std;
/********************************************************************/
else
//----------3补充语句//第二个操作数为空,并且操作符不空，则为1型四元式
pp->stylenum=1;
else
//----------4补充语句//第二个操作数不为空，则为2型四元式
pp->stylenum=2;
fourTmp= pp;
}
fhead=fourTmp;
}
voidListBuild()//建立链表
}
}
}
voidNodeBuild()//建立DAG结点
{
DagNode*nheadUp= newDagNode;
nheadUp->next = NULL;
nheadUp->lchild= NULL;
nheadUp->rchild= NULL;
DagNode*nheadDown= newDagNode;
input_source.push_back("*,2,T0,T1");
input_source.push_back("+,R,r,T2");
input_source.push_back("+,T1,T2,A");
input_source.push_back(" ,A, ,B");
*/
/*第三个测试用例
tmp1->lchild= NULL;
tmp1->rchild= NULL;
tmp1->next = NULL;
tmp2->lchild= NULL;
tmp2->rchild= NULL;
tmp2->next = NULL;
tmpResult->lcrchild= NULL;
{
for(iter1 =list_Dag.begin(),iter3 = (--list_Dag.end()); iter1 != iter3; --iter3)//从链表头部开始扫描
{
nheadDown= (*iter3)->next;
while(nheadDown!= NULL)
{
iter2 =list_Dag.begin();
tmpResult->rchild= tmp2;
tmpResult->next = tmp1;
nhead->next =tmpResult;
list_Dag.push_back(nhead);
break;
default:
cout<<"您输入的四元式不是0型、1型或者2型的，请输入这三种类型的四元式："<<endl;
}
voidPaintFunction(DagNode*node)//画出DAG结点
编译原理-实验4.中间代码优化实验报告
一、实验目的
理解中间代码优化的过程和基本方法，掌握0型四元式、1型四元式和2型四元式的基本块构造。
二、实验要求
编制程序，完成局部优化过程中的基本块划分。给定一段代码，判定程序的入口语句，划分基本块，删除无用产生式和冗余节点。
三、补充完整的源程序代码
#include <list>
input_source.push_back("*,2,T0,T3");
input_source.push_back("+,R,r,T4");
input_source.push_back("*,T3,T4,T5");
input_source.push_back("-,R,r,T6");
input_source.push_back("*,T5,T6,B");
tmpResult->flag = 0;
tmpResult->lchild= tmp1;
tmpResult->rchild= NULL;
tmpResult->next = tmp1;
nhead->next =tmpResult;
list_Dag.push_back(nhead);
break;
case2:
chararg1[10]={0};
chararg2[10]={0};
charresult[10]={0};
sscanf(input_source[i].c_str(),"%[^,],%[^,],%[^,],%[^\n]", op,arg1,arg2,result);//sscanf() -从一个字符串中读进与指定格式相符的数据
/********************************************************************/
/* implementation of functions */
/********************************************************************/

编译原理-中间代码优化

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