编译原理第七章 中间代码生成(1)
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编译原理中的中间代码生成编译原理是计算机科学中非常重要的一门课程,它研究的是将高级语言程序转化为低级语言程序,实现计算机能够理解和运行的目的。
但是高级语言相较于机器语言更为抽象和复杂,所以需要经过多个步骤的处理,其中中间代码生成就是其中的一个重要环节。
中间代码是指一种介于高级语言和机器语言之间的表示方式,它的作用是将高级语言程序转化为更容易被计算机处理的形式,同时它也提供了一种通用的平台,可以将同一份高级语言程序转化为多种低级语言程序,如汇编语言、机器语言等。
如今,多数编译器都采用中间代码进行转化和优化,它不仅可以提高代码执行效率,还可以提高程序的可移植性和可维护性。
那么,中间代码的生成是如何进行的呢?和编译器的其它部分一样,中间代码生成也是经过多个步骤的处理,其中最主要的步骤包括词法分析、语法分析、语义分析和中间代码生成。
词法分析的作用是将源程序的字符序列转换为单词序列。
它依靠的是正则表达式的特性,对源程序进行识别和划分,得到一系列单词。
这些单词包括关键字、标识符、常数、字符等,在很大程度上决定了接下来的语法分析和语义分析。
语法分析是将单词序列转化为抽象语法树的过程,它将程序以树的形式进行表示,更为直观和容易理解。
通过对抽象语法树的遍历,可以得到程序的各种信息,如变量名、函数名、常量、运算符和控制语句等。
对于每个节点,编译器会根据其语义和上下文信息,进行类型检查、错误检测和决策生成等操作,最终得到一个可运行的程序。
语义分析是识别程序中不符合语言规范或逻辑错误的部分,它是整个编译过程中最为复杂的一个环节。
在这个过程中,编译器需要根据程序的上下文信息,判断其意义和合理性,并进行正确的处理。
例如,当编译器遇到一个未定义的变量或函数时,它将会报错并停止编译。
语义分析可以避免很多程序运行时的错误,同时也是编译器优化的重要基础。
当编译器通过词法分析、语法分析和语义分析,得到一个完整、正确的程序后,就可以进行中间代码生成了。
实验四中间代码生成一.实验目的:掌握中间代码的四种形式(逆波兰式、语法树、三元式、四元式)。
二.实验内容:1、逆波兰式定义:将运算对象写在前面,而把运算符号写在后面。
用这种表示法表示的表达式也称做后缀式。
2、抽象(语法)树:运算对象作为叶子结点,运算符作为内部结点。
3、三元式:形式序号:(op,arg1,arg2)4、四元式:形式(op,arg1,arg2,result)三、以逆波兰式为例的实验设计思想及算法(1)首先构造一个运算符栈,此运算符在栈内遵循越往栈顶优先级越高的原则。
(2)读入一个用中缀表示的简单算术表达式,为方便起见,设该简单算术表达式的右端多加上了优先级最低的特殊符号“#”。
(3)从左至右扫描该算术表达式,从第一个字符开始判断,如果该字符是数字,则分析到该数字串的结束并将该数字串直接输出。
(4)如果不是数字,该字符则是运算符,此时需比较优先关系。
做法如下:将该字符与运算符栈顶的运算符的优先关系相比较。
如果,该字符优先关系高于此运算符栈顶的运算符,则将该运算符入栈。
倘若不是的话,则将此运算符栈顶的运算符从栈中弹出,将该字符入栈。
(5)重复上述操作(1)-(2)直至扫描完整个简单算术表达式,确定所有字符都得到正确处理,我们便可以将中缀式表示的简单算术表达式转化为逆波兰表示的简单算术表达式。
四、程序代码://这是一个由中缀式生成后缀式的程序#include<iostream.h>#include<string.h>#include<math.h>#include<ctype.h>#define maxbuffer 64void main(){char display_out(char out_ch[maxbuffer], char ch[32]);//int caculate_array(char out_ch[32]);static int i=0;static int j=0;char ch[maxbuffer],s[maxbuffer],out[maxbuffer];cout<<"请输入中缀表达式: ";cin>>ch;for(i=0;i<maxbuffer;i++){out[i]=ch[i];}cout<<"请确认您输入的表达式:"; while(out[j]!='#'){cout<<out[j];j++;}cout<<'#'<<endl;display_out(s,out);//caculate_array;}char display_out(char out_ch[32],char ch[]) {int top=-1;int i=0,data[maxbuffer],n;int j=0;char sta[20];while(ch[i]!='#'){if(isalnum(ch[i])){while(isalnum(ch[i])){out_ch[j]=ch[i];j++;i++;}out_ch[j]=' ';j++;}else{switch(ch[i]){case '+':case '-': if(sta[top]=='('||top==-1){top++;sta[top]=ch[i];i++;}else{//j--;out_ch[j]=sta[top];j++;top--;//i++;}break;//break;case '*':case '/':if(sta[top]=='*'&&sta[top]=='/'){out_ch[j]=sta[top];j++;//i++;top--;}else{top++;sta[top]=ch[i];i++;}break ;//break;case '(':top++;sta[top]=ch[i];i++;break;case ')':if(sta[top]=='('){top--;i++;}if(top==-1){//cout<<"错误: 第"<<j<<"个位置的")"没有找到与之匹配的"(""; ch[i]='#';j=0;}else{//while(sta[top]!=‘(‘){out_ch[j]=sta[top];top--;j++;//}break;}break;/*case ‘#‘: out_ch[j]=‘#‘;j++;break;*/default:cout<<" your input is error"<<endl; ch[i]='#';j=0;break;}}}while(top!=-1){out_ch[j]=sta[top];j++;top--;}out_ch[j]='#';n=0;cout<<"逆波兰表达式为: ";while(out_ch[n]!='#'){cout<<out_ch[n];n++;}cout<<endl;j=0;return out_ch[maxbuffer];}五、实验结果:要求:自己给出3个测试用例,观察结果。