编译原理之代码生成

实验报告课程名称编译原理实验学期至学年第学期学生所在系部年级专业班级学生姓名学号任课教师实验成绩计算机学院制开课实验室：年月日实验题目分析中间代码生成程序一、实验目的分析PL/0编译程序的总体结构、代码生成的方法和过程；具体写出一条语句的中间代码生成过程。

二、设备与环境PC兼容机、Windows操作系统、Turbo Pascal软件等。

三、实验内容1.分析PL/0程序的Block子程序，理清PL/0程序结构和语句格式。

画出Block子程序的流程图，写出至少两条PL/0程序语句的语法格式。

2.分析PL/0程序的Block子程序和Gen子程序，了解代码生成的方法和过程。

使用概要算法来描述语句的代码生成过程。

3.自己编写一个简单的PL/0程序，能够正确通过编译，得到中间代码。

列出自己编写的源程序和编译后得到的中间代码。

4.从中选择一个语句或表达式，写出代码生成的过程。

要求从自己的源程序中选择一条语句，结合这条语句写出语义分析和代码生成过程。

在描述这个过程中，要说清楚每个功能有哪个子程序的哪条语句来完成，说清楚语句和参数的含义和功能。

四、实验结果及分析(一)程序标注levmax = 3; { max depth of block nesting } { 最大允许的块嵌套层数}{ 语法分析过程block }{ 参数：lev:这一次语法分析所在的层次}{ tx:符号表指针}{ fsys:用于出错恢复的单词集合}procedure block(lev, tx: integer; fsys: symset);vardx: integer; { data allocation index } { 数据段内存分配指针，指向下一个被分配空间在数据段中的偏移位置}tx0: integer; { initial table index } { 记录本层开始时符号表位置}cx0: integer; { initial code index } { 记录本层开始时代码段分配位置}{ 登陆符号表过程enter }procedure enter(k: object1);begin { enter object into table } { 参数：k:欲登陆到符号表的符号类型}tx := tx + 1; { 符号表指针指向一个新的空位}with table[tx] do { 开始登录}beginname := id; { name是符号的名字，对于标识符，这里就是标识符的名字}kind := k; { 符号类型，可能是常量、变量或过程名}case k of { 根据不同的类型进行不同的操作}constant: { 如果是常量名}beginif num > amax then { 在常量的数值大于允许的最大值的情况下}beginerror(31); { 抛出31号错误}num := 0; { 实际登陆的数字以0代替}end;val := num { 如是合法的数值，就登陆到符号表}end;variable: { 如果是变量名}beginlevel := lev; { 记下它所属的层次号}adr := dx; { 记下它在当前层中的偏移量}dx := dx+1; { 偏移量自增一，为下一次做好准备}end;procedur: { 如果要登陆的是过程名}level := lev { 记录下这个过程所在层次}EndEndend { enter };{ 登录符号过程没有考虑到重复的定义的问题。

编译原理实验编译原理实验。

编译原理是计算机科学中的一个重要领域，它研究的是编译器的设计和实现原理。

编译器是将高级语言代码转换成机器语言代码的程序，它在软件开发过程中起着至关重要的作用。

而编译原理实验则是帮助学生深入理解编译原理的重要手段之一，通过实际操作来加深对编译原理知识的理解和掌握。

在编译原理实验中，我们需要掌握以下几个关键点：1. 词法分析，词法分析是编译过程中的第一步，它负责将源代码分割成一个个的单词（Token）。

在词法分析实验中，我们需要实现一个词法分析器，能够正确地识别出源代码中的各种单词，并进行分类和标记。

2. 语法分析，语法分析是编译过程中的第二步，它负责将词法分析得到的单词序列转换成抽象语法树。

在语法分析实验中，我们需要实现一个语法分析器，能够根据给定的文法规则，将单词序列转换成抽象语法树，并进行语法检查。

3. 语义分析，语义分析是编译过程中的第三步，它负责对抽象语法树进行语义检查和翻译。

在语义分析实验中，我们需要实现一个语义分析器，能够对抽象语法树进行类型检查、作用域分析等，并生成中间代码。

4. 代码生成，代码生成是编译过程中的最后一步，它负责将中间代码转换成目标机器代码。

在代码生成实验中，我们需要实现一个代码生成器，能够将中间代码转换成目标机器代码，并进行优化。

通过以上实验，我们可以深入理解编译原理的各个环节，并掌握编译器的设计和实现原理。

同时，实验过程中还能培养我们的动手能力和解决问题的能力，为今后的软件开发打下坚实的基础。

总之，编译原理实验是非常重要的，它能够帮助我们深入理解编译原理知识，提高我们的动手能力和解决问题的能力。

希望大家能够认真对待编译原理实验，从中获得更多的收获和成长。

计算机基础知识点编译原理代码生成编译原理是计算机科学中非常重要的一门学科，它研究的是如何将高级语言编写的程序转化为机器可以执行的指令序列。

在编译过程中，代码生成是其中一个关键的步骤。

本文将介绍编译原理中的代码生成基础知识点。

一、代码生成概述代码生成是编译过程中的最后一个阶段，它的任务是将中间表示形式（如抽象语法树或中间代码）转化为目标机器代码，使得程序可以在计算机上运行。

代码生成的目标是产生高效且正确的机器指令序列，以最大程度地利用计算机的硬件资源。

代码生成的过程可以分为以下几个步骤：1. 寄存器分配：将变量和临时值分配到计算机的寄存器中，以便在指令中进行操作。

2. 指令选择：根据中间表示的特点和目标机器的指令集，选择适当的机器指令来实现所需的操作。

3. 指令调度：对指令进行重新排序，以减少指令相关性和提高执行效率。

4. 内存分配：将变量和临时值存储到内存中，以便在需要时可以进行访问。

5. 代码优化：对生成的机器指令进行优化，以减少执行时的开销和资源占用。

二、寄存器分配在代码生成的过程中，寄存器分配是一个非常重要的环节。

寄存器是计算机中的一种高速存储设备，可以用于存储和执行指令操作。

在生成的机器代码中，寄存器通常用于存储临时值和计算结果。

寄存器分配的目标是将变量和临时值存储到寄存器中，并进行相应的寄存器的分配和释放。

常见的寄存器分配算法有线性扫描分配算法、图着色分配算法等。

寄存器分配算法的选择通常取决于目标机器的寄存器数量和寄存器之间的互斥关系。

三、指令选择指令选择是代码生成的关键一环，它的任务是根据中间表示和目标机器的指令集，选择合适的机器指令来实现所需的操作。

指令选择的准则通常是从操作数和操作符的角度考虑，以及考虑目标代码的执行效率和可读性。

指令选择的过程中，需要考虑目标机器的指令格式、寻址方式、寄存器约束等因素。

对于一些特殊的操作，如函数调用、跳转指令等，还需要考虑目标代码的控制流程和程序执行的正确性。

编译原理与自动化代码生成编译原理是计算机科学中的一个重要领域，它研究如何将高级程序语言翻译为计算机能够执行的低级指令，从而实现程序的执行。

自动化代码生成是编译原理中的一个关键步骤，它通过将程序中的高级语言代码转换为计算机识别的机器码，实现程序功能的自动化生成。

一、编译原理的基本概念与流程编译原理涉及到词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和代码生成等多个环节。

下面将简要介绍编译原理的基本流程。

1. 词法分析词法分析器将源代码分割为一个个词法单元，如关键字、标识符、运算符、常量等，并将这些词法单元以标记的形式传递给语法分析器。

2. 语法分析语法分析器将词法分析器传递的标记组织成语法树，检查程序语法的正确性。

常用的语法分析方法有递归下降分析、LL(1)分析和LR分析等。

3. 语义分析语义分析器主要对程序的语义进行检查，包括类型检查、符号表管理、语法错误修复等。

它会生成中间代码，为代码生成和优化做准备。

4. 中间代码生成中间代码是一种介于源代码和目标代码之间的代码形式，方便进行代码优化和代码生成。

常见的中间代码形式有三地址码、四元式和抽象语法树。

5. 代码优化代码优化是在保持程序功能不变的前提下，通过改进程序结构或重写代码，以提高运行效率。

常见的代码优化技术有常量传播、常量折叠、循环优化等。

6. 代码生成代码生成是将中间代码转换为目标代码的过程。

目标代码可以是可执行代码，也可以是汇编代码，具体取决于编译器的设定。

二、自动化代码生成的意义和方法自动化代码生成旨在提高程序开发的效率和质量，减少开发人员的工作量。

以下是常见的自动化代码生成方法。

1. 模板代码生成模板代码是指在开发过程中频繁出现的、类似的代码片段。

通过定义好模板，利用代码生成工具可以自动根据模板生成对应的代码。

2. 元编程元编程是一种编程范式，它允许程序在运行时生成、修改和执行其他程序。

通过元编程技术，可以实现动态生成代码和扩展程序的功能。

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。

编译原理中的中间代码生成编译原理是计算机科学的一门重要课程。

在编译器的构造过程中，中间代码生成是其核心部分之一。

它是将源代码翻译为目标代码的重要中间阶段。

中间代码生成的过程涉及到链表、树，生成三元式、四元式等多种中间形式。

本文将介绍中间代码生成的过程和其在编译中的作用。

一、中间代码的概念中间代码是指在源程序和目标程序之间所生成的一系列指令的集合。

目标代码是指机器可执行的二进制代码，而中间代码则是一种可传递、可处理和可修改的编译代码形式。

中间代码属于一种中间状态，它不是源代码也不是目标代码，但可以被转换成目标代码。

中间代码可以基于语法树、语法分析栈、语法分析表进行生成，生成的中间代码需要满足语言语法结构和语义规则。

二、中间代码生成的流程在编译过程中，中间代码生成是指将源代码转换成中间代码的过程。

它是在词法分析、语法分析和语义分析阶段之后完成的。

下面介绍一下中间代码生成的流程。

1.源代码转换为语法树编译器通过词法分析和语法分析将源代码转换成语法树。

语法树是一种树形结构，它记录了源代码中各个语句的组成情况。

2.语法树进行语义分析在语法分析之后，编译器进行语义分析，检查语法树的合法性，然后根据语言的语义规则对语法树进行标注。

标注的内容包括符号表信息、数据类型等。

3.中间代码的生成在语义分析后，编译器进入中间代码的生成阶段，生成语句的中间代码。

中间代码通常采用三元式或四元式等形式。

三元式包含操作符、操作数以及结果的地址，四元式中还包括了类型信息。

4.中间代码优化在中间代码生成的过程中，编译器会尽可能地优化中间代码。

可以对中间代码进行多种优化，如常量合并、变量替换、公共子表达式消除等。

5.中间代码转换为目标代码在中间代码生成后，编译器将中间代码转换为目标代码。

目标代码可以是汇编代码或机器代码等不同形式的二进制代码。

三、中间代码生成优化的意义编译器中间代码优化的目标是提高程序的执行效率和降低其资源消耗。

执行效率的提高可以通过以下方式实现：1.减少内存使用编译器可以通过删除冗余代码、去除死代码和不必要的变量等方式来减少中间代码的内存使用。

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。