编译原理与技术讲义
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《编译原理与技术》讲义
20
编译程序的组成结构
符号表管理
名称 类型
…
position float
initial float
rate float
2020/10/20
《编译原理与技术》讲义
11
编译程序的组成结构
词法分析阶段 语法分析阶段 语义分析、中间代码生成 优化阶段 目标代码生成
2020/10/20
《编译原理与技术》讲义
12
编译程序的组成结构
后端
back end 与目标机相关
program
scanner parser semantics
2020/10/20
《编译原理与技术》讲义
19
编译程序的组成结构
代码生成 与目标机器有密切联系，如指令选择，寄存 器的使用等。
movf rate, R1 mulf #60.0, R1 movf initial, R2 addf R2, R1 movf R1, position
2020/10/20
目标程序 T （机器语言）
初始数据
2020/10/20
目标程序 T 运行系统 计算机
计算结果
《编译原理与技术》讲义
8
什么是编译程序？
源语言（程序）到目标语言（程序）的映射 转换或者翻译过程
系列转换（翻译）过程
源语言S
T1
…
Tn
中间语言
目标语言T
2020/10/20
《编译原理与技术》讲义
9
解释程序与汇编程序
fact(n) = n * fact( n-1 ) // n! == n * (n-1)!
伪语言描述 fact(n) = if n ≤ 0 then 1 else n*fact(n-1)
编译原理与技术课程课件 (11)
push(t,tblptr); push(0,offset) } /* 建立主程序（最外围）的符号表
偏移从0开始 */ DD1 ; D2
2019/5/20
《编译原理与技术》讲义
23
D proc id ; N D1 ; S { t := top( tblptr ); addwidth( t, top( offset ) );
25
e.g.10 过程嵌套声明
i : int; j : int ;
PROC P1 ; k : int; f : real ;
PROC P2; l : int ;
a1 ; a2; PROC P3; temp : int ; max : int ;
三元式
⑴⑬
⑭
⑬（*, b,c ）
⑵⑭
⑬
⑭（/, d, f ）
⑶⑮
⑮
⑮ （ + , ⑬, ⑭）
⑷⑯
⑯
⑯ （ := , a , ⑮）
2019/5/20
《编译原理与技术》讲义
13
中间代码的种类
四元式
按编号次 序计算
计算结 果存于
方便移动，计算 大量引入临 次序容易调整 时变量
result
三元式
按编号次 序计算
2019/5/20
《编译原理与技术》讲义
7
中间代码的种类
e.g.4 构造表达式a+b*-4的语法树（DAG）
+
ID a
*
ID b
@
NUM 4
2019/5/20
《编译原理与技术》讲义
8
中间代码的种类
三地址代码
一般形式：x := y op z 或 x := op y
偏移从0开始 */ DD1 ; D2
2019/5/20
《编译原理与技术》讲义
23
D proc id ; N D1 ; S { t := top( tblptr ); addwidth( t, top( offset ) );
25
e.g.10 过程嵌套声明
i : int; j : int ;
PROC P1 ; k : int; f : real ;
PROC P2; l : int ;
a1 ; a2; PROC P3; temp : int ; max : int ;
三元式
⑴⑬
⑭
⑬（*, b,c ）
⑵⑭
⑬
⑭（/, d, f ）
⑶⑮
⑮
⑮ （ + , ⑬, ⑭）
⑷⑯
⑯
⑯ （ := , a , ⑮）
2019/5/20
《编译原理与技术》讲义
13
中间代码的种类
四元式
按编号次 序计算
计算结 果存于
方便移动，计算 大量引入临 次序容易调整 时变量
result
三元式
按编号次 序计算
2019/5/20
《编译原理与技术》讲义
7
中间代码的种类
e.g.4 构造表达式a+b*-4的语法树（DAG）
+
ID a
*
ID b
@
NUM 4
2019/5/20
《编译原理与技术》讲义
8
中间代码的种类
三地址代码
一般形式：x := y op z 或 x := op y
[高等教育]编译原理与技术讲义-第2章_OK
![[高等教育]编译原理与技术讲义-第2章_OK](https://img.taocdn.com/s1/m/20305b646bec0975f565e261.png)
在终结状态加了星号*，表示 在状态1、2和3都还不能确定 它们是否是符合最长匹配准则 的单词记号，还需要在读入一 个字符才能确定。
而为实现最长匹配的一个超前 搜索符号“其它”则不属于这 个单词，应该推给扫描缓冲区。
other
< =
0 >
1> = other
2 =
= 3
other
* 4 5 6
* 7 8 9
2021/8/18
6
2.1 词法分析器的设计
<1，’for’>
<3，’<=’>
例2.1：假如保留字的编码是1， 标识符的为2，运算符为3，分 界符为4，整型常量为10，实型 常量为11。那么，对于源程序 代码：
<4，’(’>
<10，’100’>
<2，指向i的符号表入口> <4，’;’>
<3，’=’>
编译原理与技术
第2章 词法分析
2021/8/18
1
主要内容
• 词法分析器的设计 • 词法分析器的一种手工实现 • 正规表达式 • 有限自动机 • 词法分析的自动生成器Lex
2021/8/18
2
词法分析器在编译中的位置
源程序
词法分 析器
单词 取下一个单词
语法分 析器 单词记号
符号表
2021/8/18
digit
1 digit
． 3
+, －
other
2
digit
E
digit
digit 4
E 5
6 +,
7
8
digit
digit
而为实现最长匹配的一个超前 搜索符号“其它”则不属于这 个单词，应该推给扫描缓冲区。
other
< =
0 >
1> = other
2 =
= 3
other
* 4 5 6
* 7 8 9
2021/8/18
6
2.1 词法分析器的设计
<1，’for’>
<3，’<=’>
例2.1：假如保留字的编码是1， 标识符的为2，运算符为3，分 界符为4，整型常量为10，实型 常量为11。那么，对于源程序 代码：
<4，’(’>
<10，’100’>
<2，指向i的符号表入口> <4，’;’>
<3，’=’>
编译原理与技术
第2章 词法分析
2021/8/18
1
主要内容
• 词法分析器的设计 • 词法分析器的一种手工实现 • 正规表达式 • 有限自动机 • 词法分析的自动生成器Lex
2021/8/18
2
词法分析器在编译中的位置
源程序
词法分 析器
单词 取下一个单词
语法分 析器 单词记号
符号表
2021/8/18
digit
1 digit
． 3
+, －
other
2
digit
E
digit
digit 4
E 5
6 +,
7
8
digit
digit
编译原理与技术--文法和分析
10
若干基本概念
文法eBiblioteka g.1 文法G1=({i,+,*,(,)},{E},E,P)，其中产生
式集合（左递归形式）
P: EE+E
EE*E
E(E)
Ei
2023/6/12
《编译原理与技术》讲义
11
若干基本概念
文法
e.g. 1文法G1=({i,+,*,(,)},{E},E,P)，其中产生
VT－终结符号集合；
VN－非终结符号集合，VT∩VN=∅ ；
S－文法开始符号，S∈VN ；
P－文法产生式集合，每一产生式形如，
其中， ∈ （VT∪VN )*，至少含有一个非
终结符， 称为相应产生式的左部，则
为产生式的右部。
2023/6/12
《编译原理与技术》讲义
7
若干基本概念
文法是描述语言的语法结构的形式规则，其中，终
|i
2023/6/12
《编译原理与技术》讲义
13
若干基本概念
文法G1，P:
EE+E
| E*E
| (E)
| i
2023/6/12
文法G1和
G2描述了相
同的语言－
算术表达式
《编译原理与技术》讲义
文法G2，P：
EE + T
|T
TT * F
|F
F( E )
|i
14
文法G1和G2虽然都刻画了算术表达式的组
实体如何由较“小”的语法实体（非终结符号）和/
或语言基本成份（终结符号）来构成的。
2023/6/12
《编译原理与技术》讲义
8
若干基本概念
编译原理与技术讲义-第1章
编译原理与技术 青岛大学信息工程学院
Lbegin： Lbody：
Lend：
13
1.3 编译过程概述
中间代码优化
–
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。
Lbegin： Lbody： if i < 100 goto Lbody goto Lend sum := sum + i i := i + 1 goto Lbegin
输入数据
解释程序
运行结果
计算机系统
源程序
7
编译原理与技术
青岛大学信息工程学院
1.3 编译过程概述
词法分析
–
– –
词法分析的任务是逐步地扫描和分解构成源 程序的字符串，识别出一个一个的单词符号 或符号。 编译程序的词法分析也叫词法扫描或线性扫 描。 计算机高级语言的单词符号通常包括：标识 符、关键字或基本字、标点符号、常数、运 算符、分隔符等类型。
Lend：
14
编译原理与技术
青岛大学信息工程学院
1.3 编译过程概述
目标代码生成
–
–
目标代码生成的主要任务是把（经过优化处 理的）中间代码翻译成特定的机器指令或汇 编程序。 这个阶段的工作依赖于计算机的硬件结构和 指令系统，主要涉及到机器指令的选择、各 种类型变量存储空间的分配，以及寄存器的 分配和调度，等等。
Lbegin:
Lend:
16
编译原理与技术
青岛大学信息工程学院
1.4 编译程序的构成
符号表管理
源程序
词 法 单词符号 分 析 器
语 法 语法单元 分 析 器
中 语 间 义 中间代码 代 分 码 析 生 与 器
Lbegin： Lbody：
Lend：
13
1.3 编译过程概述
中间代码优化
–
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。
Lbegin： Lbody： if i < 100 goto Lbody goto Lend sum := sum + i i := i + 1 goto Lbegin
输入数据
解释程序
运行结果
计算机系统
源程序
7
编译原理与技术
青岛大学信息工程学院
1.3 编译过程概述
词法分析
–
– –
词法分析的任务是逐步地扫描和分解构成源 程序的字符串，识别出一个一个的单词符号 或符号。 编译程序的词法分析也叫词法扫描或线性扫 描。 计算机高级语言的单词符号通常包括：标识 符、关键字或基本字、标点符号、常数、运 算符、分隔符等类型。
Lend：
14
编译原理与技术
青岛大学信息工程学院
1.3 编译过程概述
目标代码生成
–
–
目标代码生成的主要任务是把（经过优化处 理的）中间代码翻译成特定的机器指令或汇 编程序。 这个阶段的工作依赖于计算机的硬件结构和 指令系统，主要涉及到机器指令的选择、各 种类型变量存储空间的分配，以及寄存器的 分配和调度，等等。
Lbegin:
Lend:
16
编译原理与技术
青岛大学信息工程学院
1.4 编译程序的构成
符号表管理
源程序
词 法 单词符号 分 析 器
语 法 语法单元 分 析 器
中 语 间 义 中间代码 代 分 码 析 生 与 器
编译原理与技术
编译原理与技术
2021/7/21
《编译原理与技术》讲义
1
第一章 引论
什么是编译程序？ 翻译程序、解释程序和汇编程序 编译程序的组成结构 编译程序的生成 相关话题
2021/7/21
《编译原理与技术》讲义
2
语言翻译过程
算法描述，求某整数n的阶乘fact(n), n≥0 1 // n == 0
2021/7/21
《编译原理与技术》讲义
35
2021/7/21
《编译原理与技术》讲义
11
编译程序的组成结构
词法分析阶段 语法分析阶段 语义分析、中间代码生成 优化阶段 目标代码生成
2021/7/21
《编译原理与技术》讲义
12
编译程序的组成结构
后端
back end 与目标机相关
program
scanner parser semantics
2021/7/21
《编译原理与技术》讲义
18
编译程序的组成结构
代码优化 得到“优化”后的中间代码；也可以在最后 的代码生成阶段实施“优化”
t1 := rate * 60.0
// 直接用浮点数60.0
position := initial + t1 // 去除多余的
// 临时变量
较优化前，减少2条中间代码
编译程序的移植/交叉编译 Step1:
L
B
L
B
L
L
A
A
用语言L编写 的语言L到语 言B的编译程
序
2021/7/21
A 借助已有的A机器上 语言L的编译程序
《编译原理与技术》讲义
得到机器A上 （实现语言）语 言L到语言B的
2021/7/21
《编译原理与技术》讲义
1
第一章 引论
什么是编译程序？ 翻译程序、解释程序和汇编程序 编译程序的组成结构 编译程序的生成 相关话题
2021/7/21
《编译原理与技术》讲义
2
语言翻译过程
算法描述，求某整数n的阶乘fact(n), n≥0 1 // n == 0
2021/7/21
《编译原理与技术》讲义
35
2021/7/21
《编译原理与技术》讲义
11
编译程序的组成结构
词法分析阶段 语法分析阶段 语义分析、中间代码生成 优化阶段 目标代码生成
2021/7/21
《编译原理与技术》讲义
12
编译程序的组成结构
后端
back end 与目标机相关
program
scanner parser semantics
2021/7/21
《编译原理与技术》讲义
18
编译程序的组成结构
代码优化 得到“优化”后的中间代码；也可以在最后 的代码生成阶段实施“优化”
t1 := rate * 60.0
// 直接用浮点数60.0
position := initial + t1 // 去除多余的
// 临时变量
较优化前，减少2条中间代码
编译程序的移植/交叉编译 Step1:
L
B
L
B
L
L
A
A
用语言L编写 的语言L到语 言B的编译程
序
2021/7/21
A 借助已有的A机器上 语言L的编译程序
《编译原理与技术》讲义
得到机器A上 （实现语言）语 言L到语言B的
编译原理与技术讲义-第3章
2
在自顶向下的语法分析中，通常使用预测分析法 或移进-规约分析法进行语法分析。
3
预测分析法基于预测分析表进行语法分析，而移 进-规约分析法则使用一个栈和一个规约机进行语 法分析。
自底向上的语法分析
自底向上的语法分析是一种与自顶向下 的语法分析相反的方法，其基本思想是 从源程序的叶子节点开始，逐步向上构 建语法树。
在自底向上的语法分析中，通常使用LR(0)、 SLR(1)、LALR(1)等算法进行语法分析。
自底向上的语法分析方法在处理左 递归和不确定的文法时具有优势， 但在处理右递归文法时可能会出现 问题。
03
中间代码生成
中间代码生成概述
中间代码定义
01
中间代码是源代码和目标代码之间的代码，通常是一种抽象的、
语法分析的主要目标是理解源程序的语法结构，并构建一棵语法树，以表 示程序中的各个语句和表达式的层次结构。
语法分析是编译过程中最复杂的部分之一，需要仔细设计和实现，以确保 能够正确地解析源程序。
自顶向下的语法分析
1
自顶向下的语法分析是一种常见的语法分析方法， 其基本思想是从源程序的根节点开始，逐步向下 分析各个子节点。
利用数据流方程来分析程序中 的数据依赖关系，从而进行优 化。例如，通过数据流分析确 定无用代码并进行删除。
05
目标代码生成
目标代码生成概述
01
目标代码生成是编译器的重要 阶段，它将中间代码转换为特 定机器上的目标代码。
02
目标代码生成需要考虑机器的 指令集、寻址方式、寄存器分 配等因素，以确保生成的代码 能够正确、高效地运行。
Java等。
02
实现词法分析器需要编写相应的词法分析器代码，并
编译原理讲义全范文
编译原理讲义全范文编译原理是计算机科学中的一门重要课程，它研究如何将高级语言程序转化为可执行代码的过程。
在编译原理的学习过程中，我们需要掌握一系列的理论知识和实践技巧，以便正确地设计和实现编译器。
下面是一份全面的编译原理讲义，主要包括词法分析、语法分析、语义分析、优化与目标代码生成等内容。
一、词法分析1.编译原理概述2.词法分析的定义和作用3.词法分析器的实现方法4.正则表达式和有限自动机5.正则表达式到NFA的转化6.NFA到DFA的转化7.最小化DFA8.正则表达式到DFA的转化9.词法分析器生成器的使用二、语法分析1.上下文无关文法的定义和作用2.语法分析的定义和作用3.自顶向下语法分析方法4.递归下降分析方法5.预测分析方法6.LL(1)文法和LL(1)分析方法7.自底向上语法分析方法8.LR分析方法和SLR分析方法LR分析方法和LR分析方法10.LR分析器生成器的使用三、语义分析1.语义分析的定义和作用2.语义动作和语法制导定义3.语法制导翻译和语义树的构建4.属性文法和符号表管理5.语义分析的错误处理6.语义分析器的实现方法四、中间代码生成1.中间代码的定义和作用2.中间代码的表示方法3.中间代码生成的基本原理4.三地址码的生成方法5.语法树的线性化6.优化技术在中间代码生成中的应用7.中间代码生成器的实现方法五、代码优化1.代码优化的概述2.代码的局部优化技术3.代码的全局优化技术4.数据流分析和优化5.控制流优化和代码调度6.代码优化器的实现方法六、目标代码生成1.目标代码的定义和作用2.目标机器的特性和指令系统3.指令选择和寄存器分配4.目标代码生成的基本原理5.基本块和流图的生成6.目标代码的生成方法7.目标代码生成器的实现方法七、构建编译器1.编译器整体架构与设计2.词法分析器的实现3.语法分析器的实现4.语义分析器的实现5.中间代码生成器的实现6.代码优化器的实现7.目标代码生成器的实现8.编译器的调试和测试技巧通过学习以上内容，我们将全面了解编译原理的基本理论和实践技术，掌握编译器的设计和实现方法。
编译原理与技术讲义
编译原理与技术讲义编译原理与技术是计算机科学中的一门重要课程，它主要研究编译器的设计与实现。
编译器是将一种高级语言程序翻译成机器语言的程序，它在计算机科学中具有重要的地位和作用。
本讲义将介绍编译原理与技术的基本概念、原理和常见的实现方法。
一、编译原理与技术的基本概念1.1编译器的定义与功能编译器是一种将高级语言程序转化为机器语言程序的软件工具。
它的主要功能包括语法检查、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等。
1.2编译过程的基本流程编译过程主要包括源程序的词法分析、语法分析、语义分析和代码生成等阶段。
其中，词法分析将源程序转化为词法单元，语法分析将词法单元转化为语法树，语义分析将语法树转化为语义树，而代码生成将语义树转化为目标代码。
1.3语言处理器的组成与原理语言处理器包括编译器和解释器两种，它们都是将高级语言翻译成机器语言的软件工具。
编译器是将整个高级语言程序一次性地翻译成机器语言，而解释器是逐行地将高级语言程序翻译成机器语言并立即执行。
二、词法分析与语法分析2.1词法单元的定义与识别词法单元是编程语言中的一个基本单位，它由一个或多个字符组成，用于表示程序中的各种标识符、常量和运算符等。
词法分析的主要任务是将源程序中的字符序列划分为一系列的词法单元。
2.2正则表达式与有限自动机正则表达式是一种描述字符序列模式的特殊字符串，它常用于词法分析中的模式匹配。
有限自动机是一种描述正则表达式匹配过程的数学模型，它可以用于实现词法分析器。
2.3语法分析的基本原理与方法语法分析的主要任务是对词法单元序列进行分析，判断其是否符合给定的文法规则。
常用的语法分析方法有LL(1)文法分析、LR(1)文法分析和LALR(1)文法分析等。
三、语义分析与中间代码生成3.1语义分析的基本概念与原理语义分析的主要任务是对语法树进行分析，判断其是否符合给定的语义规则。
语义分析的过程包括类型检查、作用域分析和语义错误检查等。
编译原理与技术讲义-第8章
8.2 属性与属性文法
表8.2 例8.1的属性文法
文法规则 number1 number2 digit number digit digit 0 digit 1 ... digit 8 语义规则 number1.val := number2 .val 10 + digit.val number.val := digit.val digit.val := 0 digit.val := 1 ... digit.val := 8
–
5 编译原理与技术 青岛大学信息工程学院
8.1 语义分析概况
语义分析的基本功能
–
确定类型 确定标识符所关联对象的数据类型。这部分工作有 时由扫描器完成，扫描器将处理源程序的声明部分。
–
类型检查 按照语言的类型规则，对参加运算的运算分量进行 类型检查，检查运算的合法性、运算分量类型的一致性（相 容性），对于不相容的运算对象，报告错误，必要时进行相 应的类型转换。
数的最重要的属性就是它的值，命名为val。每个数字都有一个值，可以直接从它表 示的实际数字得到。所以，文法规则 digit 0意味着在这个情况下digit有0值，可 以表示成属性等式digit.val := 0，并把它和文法规则 digit 0关联在一起。 如果运用规则number digit得到了数，那么，这个数就值包含一个数字，其值就 等于这个数字的值，它的属性等式可以表示成number.val = digit.val。 如果数从文法规则number number digit得到，那么我们必须规则左边符号的值 和文法规则右边符号的值之间的关系。 注意，文法规则两边出现的number完全不同（用下标表示），这是由于它们具有不 同的值。 考虑数83的最右推导： number number digit digit digit digit3 83 在第一步使用的文法规则number1 number2 digit，其中number2表示数字8， 而digit对应3，它们的值分别是8和3。为了得到number1的值83，必须使用的下列 计算： 83＝8*10 + 3。这对应了属性等式： number1.val := number2 .val 10 + digit.val 13 编译原理与技术 青岛大学信息工程学院