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2013年最新清华大学编译原理编译原理(第2版)ppt课件合集

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编译原理ppt

编译原理ppt

1.1
什么是编译程序(COMPILER)
高级语言 编译程序 低级语言程序
书写的程序
术语
编译程序的源语言 (源程序)
编译程序的目标语 言(目标程序) 编译程序的实现语 言
S I
O
S I
T
1.1
什么是编译程序(COMPILER)
三、编译系统
按编译方式在计算机上执行高级语言编写的程序需 经过两个阶段： 1、编译阶段 2、运行阶段
第一章 编译概述
编译程序是计算机系统中重要的 系统软件,是高级语言的支撑基础。编 译原理这门课程主要介绍设计和构造 编译程序的基本原理和常用的技术和 方法。 本章重点介绍编译程序的基本概念。
2013-11-27 编译原理
8
第一章 编译概述
1.1 1.2 1.3 1.4 什么是编译程序 编译过程概述 编译程序的结构 编译阶段的组合
编译系 统
操作系统 裸机
编译程序与运行系统合称为编译系统
需预处理的源程序 预处理程序 源程序
编译程序
可重定位目标文件库 汇编程序
目标汇编程序
可重定位机器代码
装配连接编辑
高级语言处理过程
绝对机器码
术语
编译程序(compiler) 编译程序的源语言(源程序) (source language)(source program) 编译程序的目标语言(目标程序) (object or target language)(object or target program) 编译程序的实现语言(implementation language) 语言处理程序(language processor) 语言转（变）换(language transformation)

2013年最新清华大学编译原理编译原理(第2版)ppt课件合集

2013年最新清华大学编译原理编译原理(第2版)ppt课件合集
n 自顶向下的语法分析。可以看作是为一个输入串寻找 一个最左推导的过程,也等价于从根开始,按前序生成 结点，为输入串构造分析树的过程。讨论一种有效的 无回溯的自顶向下分析程序,这种分析程序称 如 何自动的构造预测分析程序。
n 自底向上（自下而上）语法分析方法，也称移进-归 约分析法。它的实现思想是对输入符号串自左向右进 行扫描，并将输入符逐个移入一个后进先出栈中，边 移进边分析，一旦栈顶符号串形成可归约串，就用相 应非终结符代替可归约串，这称为一步归约，重复这 一过程，直到归约到栈中只剩文法的开始符号时，则 为分析成功，并确认输入串是文法的句子。本章介绍 LR分析法，分析过程中归约的是当前句型的句柄， 称为规范归约。重点讲解LR类（LR（0）、SLR（1 ）、LALR（1）、LR（1））文法的分析表的构造原 理。
4 各部分权重
– 书面练习抽查 – 课堂小测（两次） 10% – 实践20%或35% （必做: Project1占10%； 选做: Project2占
25%， Project3占10% ；任选：Project4待定） – 期末考试 70%或55%
教材及主要参考书
n 教材：《编译原理》（第2版），张素琴、 吕映芝、蒋维杜、戴桂兰，清华大学出版社 2004
《编译原理》课程信息
n 教学目的与要求： 编译程序是现代计算机系统的基本组成部 分之一。本课程重点讲述编译程序的设计 原理和常用实现技术。通过课程的学习和 实验的完成，应该清楚的理解一个编译程 序是如何工作的；如果在以后遇到了任何 一个程序设计语言，应该知道如何实现这 个语言的多数机制；应具有一定的使用编 译构造工具开发编译程序的经验；会将所 学的常用技术和算法应用于类似的软件的 设计和实现中。
9 代码优化和目标代码生成

编译原理清华大学第3章 文法和语言ppt课件

编译原理清华大学第3章 文法和语言ppt课件

当我们表述一种语言时，无非是要说明这种语言的句子，如果语言只 含有穷多个句子，则只需列出句子的有穷集就行了，但对于含有无穷句子 的语言来讲，就存在着如何给出它的有穷表示的问题。 以自然语言为例，人们无法列出全部句子，但是人们可以给出一些规 则，用这些规则来说明(或者定义)句子的组成结构，比如汉语句子可以是 由主语后随谓语而成，构成谓语的是动词和直接宾语。 任何语言均可看作一个集合。这个集合中的每个元素都是在一定符号集 （字母表）上的一个符号串。 对于自然语言来说，它们是定义在某个字母表上的句子的集合。 对于程序语言来说，它们也是定义在某个字母表上的句子的集合。这里 的句子，就是一个源程序。 通常，源程序是由关键字、标识符、常数、运算符以及一些界限符组成。 这些语法成分统称为单词或单词符号。 单词符号是语言中具有独立意义的最基本单位。语言的单词符号是由词法 规则所确定的，即词法规则规定了单词符号的形成规则。
2 在乔姆斯基（Chomsky）的文法类型中，为什么特别 关注上下文无关文法？ 3 文法的递归性、二义性等性质是什么？ 4 句子、句型和语言的定义是什么？ 5 推导和归约是什么？ 6 什么是语法分析？语法分析方法的分类？
7 如何确定一个输入符号串是否是所给文法的句子？
第3章:文法和语言
3.0 概述 3.1 形式语言基础 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 文法的直观理解 文法和语言的定义 文法的类型 语法树与二义性 句型的分析
4.符号串集合：由符号串构成的集合。
3.0 概述
用高级语言编程比用低级语言方便，但要解决两个问题： (1)计算机怎样懂得高级语言程序，这就需要一个翻译程序实现从源程序到目 标程序的转换。 (2)用什么方法来精确定义高级语言，即怎样精确描述高级语言。 要构造一个编译程序，应深刻理解被编译的源语言的结构（即词法和语法） 及其含义（即语义），同时要弄清源语言的语法规则和语义规则是采用什么理 论或什么方法来描述的。 本章目的 为语言的语法描述寻求工具，该工具要对程序设计语言给出精 确无二义的语法描述。（严谨、简洁、易读） 形式工具----形式语言抽象地定义为一个数学系统。 “形式”----：语言的所有规则只以符号串能出现的方式来陈述。

《编译原理》课件

《编译原理》课件
代码生成
编译器可以将高级语言编写的源代码转换成机器语言或低级语言，以便在特定的硬件平台上运行。编 译器还可以生成可执行文件或动态链接库等二进制文件。
编译器在人工智能领域的应用
机器学习编译器
机器学习编译器可以将机器学习模型转换成可执行代码，以便在嵌入式设备或边缘计算 设备上运行。这种编译器可以优化模型的计算性能和内存占用，提高模型的运行效率。
3
缺点
对于某些复杂文法，可能导致大量的无用推导和 状态爆炸。
自底向上的语法分析
分析步骤
从输入符号序列的最后一个符号开始，逐步向上构建语法树，直 到找到与文法中的某个产生式右部匹配的符号串。
优点
可以充分利用已知信息，避免不必要的推导和状态爆炸。
缺点
对于某些复杂文法，可能导致大量的无用归约和状态爆炸。
04
中间代码生成
中间代码生成的定义和任务
定义
中间代码生成是编译器的一个阶段，将源代码转换成中间代码的过程。
任务
将源代码转换成一种中间表示形式，以便进行后续的优化和目标代码生成。
三地址代码的生成
01
三地址代码是一种中间代码形 式，由一系列的三元式组成。
02
三元式的形式为(op, arg1, arg2)，表示执行一个操作(op) 并产生一个结果，操作数arg1 和arg2来自寄存器、常数或之 前的计算结果。
语义分析
检查AST是否有语义错误，如类型错 误、未定义的变量等。
中间代码生成
将AST转换为中间代码，通常是三地 址代码。
代码优化
对中间代码进行优化，提高执行效 率。
代码生成
将中间代码转换为机器语言代码， 能够在特定硬件上执行。
编译器的分类

编译原理第一章PPT课件

编译原理第一章PPT课件

掌握编译原理有助于提高程序员对程序性能、代码质量和软件
03
工程实践的理解。
编译原理的应用领域
编译器设计
编译原理的核心应用领域之一 是编译器设计，包括源代码到
目标代码的转换、优化等。
解释器设计
解释器是另一种将源代码转换 为机器码的程序，编译原理同 样适用于解释器的设计。
程序分析
编译原理中的一些技术可以用 于程序分析，例如静态分析、 动态分析和程序切片等。
从高级语言的设计开始，逐步向下设计低级语言和机器语言。
数据结构和算法选择
选择合适的数据结构和算法，提高编译器的性能和可维护性。
代码优化
在生成目标代码之前，对中间代码进行优化，以提高目标代码的性能 和质量。
04 语言与语法
语言的定义与分类
总结词
语言的定义与分类是编译原理的重要基础，它涉及到语言的语法、语义和语用等方面。
语言的语义分析
总结词
语义分析是编译过程中的重要环节，它涉及 到对语言意义的解释和理解。
详细描述
语义分析是对源代码进行静态分析的过程， 目的是理解源代码的意义和功能。在语义分 析阶段，编译器会检查源代码中是否有语法 错误、类型错误、逻辑错误等，并对其进行 相应的处理。同时，语义分析还会进行符号 表管理、类型检查、控制流分析等工作，以
详细描述
中间代码生成是编译过程的第三步，其主要任务是将抽象语法树转化为中间代码。中间代码是一种抽象的、与具 体机器无关的代码形式，通常采用三地址码、四元式等表示方式。中间代码的主要目的是为了方便后续的优化和 目标代码生成。
代码优化
总结词
对中间代码进行优化，提高执行效率。
详细描述
代码优化是编译过程中非常重要的一步，其主要任务是对中间代码进行优化，以提高生成的目标代码 的执行效率。常见的优化技术包括常量折叠、无用代码删除、循环展开等。

清华编译原理课件

清华编译原理课件

词法分析程序自动构造的典型过程
− 步骤二 自动构造工具将每一个正规表达式转 换成有限自动机的形式，比如使用 Thompson 构造法将正规表达式转换成 ε-NFA
词法分析程序的自动构造
《编译原理》
词法分析程序自动构造的典型过程
− 步骤三(可选) 增加一个新的开始状态，从该 状态引一条 ε-转移边到上述每一个 ε-NFA 的 初态，得到一个新的 ε-NFA
词法分析程序的自动构造
《编译原理》
词法分析程序自动构造的典行过程
− 步骤六 若执行过第3步，那么就模拟单个完整 的自动机；否则，自动构造工具按照一定的控 制策略生成词法分析程序中扫描程序的代码， 该扫描程序可以选择对每一类词法单元所对应 的有限自动机依次模拟运行，并从当前输入符 号序列中识别下一个单词，然后返回相应的单 词记录
词法分析程序的自动构造
《编译原理》
词法分析程序自动构造的典型过程
− 步骤四 必要时自动构造工具会将这些 ε-NFA 确定化，比如使用子集构造法得ຫໍສະໝຸດ DFA词法分析程序的自动构造
《编译原理》
词法分析程序自动构造的典型过程
− 步骤五 必要时，自动构造工具会将有限自动 机最小化，得到等价拥有状态数目最少的DFA
> > > > > >
词法分析程序的设计与实现 《编译原理》
实例: PL/0 语言词法分析程序的设计
− 词法分析子程序 getsym( )
从当前输入符号起扫描下一个词法单位，即单词 通过下列变量传递单词记号 public Symbol sym;
• 通过下列变量传递标识符单词的属性值
public String id; 通过下列变量传递常量单词的属性值 public int num;

《编译原理》课件

了解中间代码生成的概念和它在编译过程中的角色。 学习四元式和三地址码的表示和生成方式，以及中间代码优化的技巧。
六、代码生成
了解目标机器的指令系统和存储结构，以及它们对代码生成的影响。 学习寄存器分配和目标代码生成的基本原理和方法。
七、附录
参考文献提供了进一步学习编译原理的资源。 课程总结将回顾课程中学到的重要知识，并概述关键概念和技术。 问题解答将回答学生在课程学习中提出的问题。 课程评价将收集学生对课程的反馈和评价，以便对将来的课程进行改进。
《编译原理》PPT课件
编译原理PPT课件将带您深入了解编译原理的重要概念和技术。这个课程介绍 了编译原理的意义以及编译过程的概述。
一、引言
课程介绍编译原理的重要性，让您理解为什么编译原理对于软件开发非常关 键。 编译过程的概述将带您了解传统的编译过程中涉及的各个阶段和任务。
二、词法分析
词法分析是编译过程中的第一步，了解词法分析的作用以及它在编译器中的 实现。 掌握正则表达式和有限自动机的概念，这些是实现词法分骤，理解它的作用和不同的语法分析方法。 学习上下文无关文法以及LL(1)语法分析器和LR(1)语法分析器的实现原理。
四、语义分析
语义分析是编译过程中的重要一环，了解它的作用和涉及的任务。 学习语义动作、符号表管理和类型检查，以及如何进行语法制导翻译。
五、中间代码生成

编译原理(第2版)7-1语义出理概述


（3）一致性检查。在很多场合要求对象只能被定义一次。例 如Pascal语言规定同一标识符在一个分程序中只能被说明一 次，同一case语句的标号不能相同，枚举类型的元素不能重 复出现等等。
（4）相关名字检查。有时，同一名字必须出现两次或多次。
例如，Ada 语言程序中，循环或程序块可以有一个名字，
出现在这些结构的开头和结尾，编译程序必须检查这两个地
方用的名字是相同的。 整理ppt
11
(5)名字的作用域分析
类型检查程序的设计
1.辨认语言中可用的类型
2.辨认具有类型的语言结构 3.辨认语言的语义规则
基础 类型的基本概念
整理ppt
12
类型的基本概念
• 数据类型的三要素：
用于区别这种数据类型的数据对象的属性
这种类型数据对象可以具有的值
可以施用在这种类型的数据对象上的操作
存储（相对）位置等信息。
整理ppt
6
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
begin
getsym;
if sym <> ident then error(14)
else begin
i := position(id);
if i = 0 then error(11)
归纳：语义分析（静态语义处理）
（1）类型检查。验证程序中执行的每个操作是否遵守语言的 类型系统的过程.，编译程序必须报告不符合类型系统的信 息。
（2）控制流检查。控制流语句必须使控制转移到合法的地方。 例如，在C语言中break语句使控制跳离包括该语句的最小 while、for或switch语句。如果不存在包括它的这样的语句， 则就报错。

编译原理_清华大学_第2版_第1章 编译程序概论ppt


( *， y，
( +， x，
20
10.0， t1 )
t1， A )
目标代码生成
•任务：把中间代码变换成特定机器上 的绝对指令代码或可重定位的指令代 码或汇编指令代码。
•特点：与硬件系统结构和指令含义有 关，涉及到硬件系统功能部件的运用、 机器指令的选择、各种数据类型变量 的存储空间分配以及寄存器和后缓寄 存器的调度等。
21
A := x + y * 10 ( *， y， 10.0， t1 )
( +， x， MOVF
MULF MOVF
t1， y,
10.0, x,
A ) R2
R2 R1
ADDF
MOV
R1,
R1,
R2
A
22
符号表管理 • 符号表用来记录源程序中出现的标识符， 并收集每个标识符的各种属性信息。 • 符号表是由若干记录组成的数据结构，每 个标识符在表中有一条记录，每条记录有 多个域，每个域记载标识符的一个属性。
高级语言：使用便于理解的自然语言。
6
语言处理程序
• 解释程序（器）：接受某种语言源程序，然后直接解释执行 源程序。
源程序 (高级语言 ) 初始数据
解释程序 计算结果 计算机
解释程序解释执行过程的示意图
7
•编译程序（器）：接受某种语言的源语言程序后，
将它改造成另一种逻辑上等价的目标语言程序。
高级语言程序 (源程序 )
17
中间代码生成
将源程序生成一种内部表示形式，这种内部表 示形式叫中间代码。 中间代码：一种结构简单、含义明确的记号系统。 原则：
•容易生成；
•容易将它翻译成目标代码。
如四元式：

编译原理PPT课件


字符串 表示的 字符
词 法 单词符号 分
语 法 分
源程序
析 取下一个 析 器 单词符号 器
0
l
d /
:
;
其它
l|d
01
非d
2
非l
d
03
非d
4
5 6
7
8
9
10
11
非和
非
12
13
14
非
15
16
17
2.语法分析
2.1 任务： –在词法分析的基础上，根据语言的语法规则， 逐一分析词法分析时得到的属性字，检查语法 错误，若没有错误，则给出正确的语法结构 （如短语、子句、句子、程序段、程序等）。
• 提取公共左因子:
假定关于A的规则是 A→ 1 | 2 | …| n | 1 | 2 | … | m (其中，每个 不以开头)
那么，可以把这些规则改写成
A→A | 1 | 2 | … | m A→ 1 | 2 | … | n
• 经过反复提取左因子，就能够把每个非终 结符(包括新引进者)的所有候选首符集变成 为两两不相交。
编译原理
• 概论 • 词法分析 • 语法分析 • 语义分析 • 中间代码生成 • 优化 • 目标代码生成
一. 概论
1.1 翻译程序
源程序
翻译程序
目标程序
汇编程序：源语言为汇编语言，目标语言为
翻
机器语言
译 编译程序：源语言为高级语言，目标语言为
程
某台计算机上的汇编语言或机器 语言
序 解释程序：能够按源程序的动态顺序逐句进
行分析解释，根据语句功能翻译
成与该语句相应的机器指令序
列，并立即执行，直至结束。
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教学内容
1 编译程序概述 编译程序是现代计算机系统的基本组成部分之 一.编译程序一般由词法分析程序，语法分析程 序，语义分析程序，中间代码生成程序，目标 代码生成程序，代码优化程序，符号表管理程 序和错误处理程序等成分构成。本章概要介绍 编译成分的主要功能以及编译阶段的逻辑关系 。
2 PL/0 编译程序剖析 给出一个简单的类Pascal语言，其编译程序用 高级语言（C和Pascal）实现。通过剖析该高 级语言程序以理解各编译成分的功能及手工实 现方法。
第1章 概述
1.1 什么是编译程序 1.2 程序设计语言的实现 1.3 处理源程序的软件工具 1.4 编译技术的发展
1.1什么是编译程序(compiler)
编译程序是现代计算机系统的基本组 成部分. 从功能上看，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)的等价的程序.
教学内容
8 运行时的存储组织和管理 编译的最终目标是生成目标程序。在目标代 码生成前，编译程序必须对目标程序运行时 的数据空间进行组织和安排. 介绍目标程序运 行时的数据空间的存储分配策略，说明程序 设计语言本身关于名称的作用域和生存期的 规则与存储分配策略的关系，重点讨论栈式 动态存储方案.
教学内容
《编译原理》课程信息
n 教学目的与要求： 编译程序是现代计算机系统的基本组成部 分之一。本课程重点讲述编译程序的设计 原理和常用实现技术。通过课程的学习和 实验的完成，应该清楚的理解一个编译程 序是如何工作的；如果在以后遇到了任何 一个程序设计语言，应该知道如何现这 个语言的多数机制；应具有一定的使用编 译构造工具开发编译程序的经验；会将所 学的常用技术和算法应用于类似的软件的 设计和实现中。
n 自顶向下的语法分析。可以看作是为一个输入串寻找 一个最左推导的过程,也等价于从根开始,按前序生成 结点，为输入串构造分析树的过程。讨论一种有效的 无回溯的自顶向下分析程序,这种分析程序称为预测 分析程序。介绍对于一个文法类：LL（1）文法, 如 何自动的构造预测分析程序。
n 自底向上（自下而上）语法分析方法，也称移进-归 约分析法。它的实现思想是对输入符号串自左向右进 行扫描，并将输入符逐个移入一个后进先出栈中，边 移进边分析，一旦栈顶符号串形成可归约串，就用相 应非终结符代替可归约串，这称为一步归约，重复这 一过程，直到归约到栈中只剩文法的开始符号时，则 为分析成功，并确认输入串是文法的句子。本章介绍 LR分析法，分析过程中归约的是当前句型的句柄， 称为规范归约。重点讲解LR类（LR（0）、SLR（1 ）、LALR（1）、LR（1））文法的分析表的构造原 理。
4 词法分析程序的自动构造
词法分析程序是编译程序的一个构成部分，它的主要 任务是扫描源程序，按构词规则识别单词，并报告发 现的词法错误。正则表达式和有穷状态自动机分别作 为单词的描述工具和识别机制，成为词法分析程序的 自动构造原理，学习Lex（Flex）工具的使用方法。
教学内容
5 语法分析程序的构造
教学内容
3 高级语言的认识
要学习和构造编译程序，理解和定义程序设计语言 是必不可少的。每个程序设计语言都有一定的规则用 以规定合适程序的语法结构，也需要有对一个程序的 含义的描述。上下文无关文法给出程序设计语言的精 确的,易于理解的语法说明。尚没有公认的形式系统 描述程序含义，但也有流行的描述语义规则的方法— 属性文法。
4 各部分权重
– 书面练习抽查 – 课堂小测（两次） 10% – 实践20%或35% （必做: Project1占10%； 选做: Project2占
25%， Project3占10% ；任选：Project4待定） – 期末考试 70%或55%
教材及主要参考书
n 教材：《编译原理》（第2版），张素琴、 吕映芝、蒋维杜、戴桂兰，清华大学出版社 2004
教学内容
6 语义分析和中间代码生成 在词法分析和语法分析之后，编译程序下一 个逻辑阶段的任务是语义分析和生成中间代 码。引入属性文法和语法制导的翻译的概念 ，介绍中间代码的形式，针对一些语法成分 讨论相应语义处理工作的描述。
7 符号表 介绍符号表的一般组织和使用方法，讨论分 程序结构语言的名字作用域分析及符号表设 计方案。
9 代码优化和目标代码生成
代码优化是对代码作一些等价变换，以使得 最后生成的目标代码更为高效。介绍优化技 术，优化分类以及优化工作的基础－控制流 和数据流分析问题。
编译的最后一个逻辑阶段是目标代码生成。 目标代码生成程序的设计细节要考虑目标语 言和操作系统的特点。讨论目标代码生成程 序设计的一般问题，包括指令选择，寄存器 分配和计算顺序选择。
课程架构：
1 理论和实践并重的课程 2 理论部分的题目出现于书面练习，课堂小测和期末考试 3 实践题目（Project）
– Project1: 用高级语言（C或Pascal）实现扩充的PL/0编译程序
– Project2: 使用编译构造工具实现面向对象语言Tool的编译程序 – Project3: 使用编译构造工具实现扩充的PL0编译程序 – Project4: 用GCC裁制一个编译器（任选）
n 参考书：《Compilers: Principles, Technigues, and Tools》 Alfred V.Aho, Ravi Sethi, Jeffrey D.Ullman, AddisonWesley,1986. 影印版：人民邮电出版社， 2001
n 参考书:《程序设计语言 编译原理》（第3版 ），陈火旺、刘春林等，国防工业出版社 2000
什么是编译程序
功能
高级语言 书写的程序
编译程序
术语
编译程序的源语言(源 程序)
编译程序的目标语言( 目标程序)
编译程序的实现语言
SO I
低级语言程序
ST I
什么是编译程序
n 分类
– 软件 – 系统软件 – 语言处理系统
编译系 统 操作系统
裸机
分类
n 软件：计算机系统中 的程序及其文档
n 系统软件：居于计算 机系统中最靠近硬件 的一层，其他软件一 般都通过系统软件发 挥作用。他和具体的 应用领域无关，如编 译系统和操作系统 等。