下载文档原格式
计算机编译的名词解释计算机编译是指将人类编写的高级语言程序翻译成计算机能够理解和执行的机器语言的过程。
在计算机科学中，编译器是实现这个过程的关键工具。
本文将对计算机编译的相关名词进行解释，以帮助读者更好地理解这一概念。
一、编译器（Compiler）编译器是一种程序，它将高级语言的源代码转换为目标代码，使计算机能够直接执行。
编译器通常包含以下几个主要的组件：1. 词法分析器（Lexer）：也称为扫描器，负责将源代码分解成一个个记号（Token）。
记号是语言中的最小单位，例如关键字、标识符、运算符等。
2. 语法分析器（Parser）：语法分析器根据语言的语法规则，将记号组织成一棵由语法构成的语法树（Parse Tree）。
语法树表示了源代码的结构。
3. 语义分析器（Semantic Analyzer）：语义分析器对语法树进行检查，以确保源代码的语义正确。
它会检查变量的声明与使用是否匹配、类型转换是否正确等。
4. 目标代码生成器（Code Generator）：目标代码生成器将语法树转换为计算机能够执行的目标代码。
目标代码可以是二进制文件、字节码或其他形式的中间表示。
二、解释器（Interpreter）解释器是一种执行高级语言程序的程序。
与编译器不同，解释器不会直接将源代码转换为目标代码，而是逐行解释并执行源代码。
解释器通常包含以下几个主要的组件：1. 词法分析器（Lexer）：与编译器的词法分析器相同，将源代码分解成记号。
2. 语法分析器（Parser）：解释器的语法分析器根据语言的语法规则，将源代码解析为语法树。
但与编译器不同，解释器不会生成目标代码。
3. 解释器核心（Interpreter Core）：解释器核心逐行读取语法树，并实时解释和执行源代码。
它会根据不同的语法规则执行相应的操作。
三、即时编译（Just-in-Time Compilation）即时编译是一种将高级语言程序动态转换为机器代码的技术。
编译原理与技术编译原理与技术是计算机科学与技术中的一门重要课程，旨在教授学生如何设计、实现和优化编译器以及相关的编程工具和技术。
本文将介绍编译原理与技术的基本概念、主要任务以及在实际应用中的作用和挑战，并探讨编译原理与技术在不同编程语言和开发环境中的应用。
一、编译原理与技术的基本概念编译原理与技术研究的对象是编译器，而编译器是一种从一种语言（源语言）到另一种语言（目标语言）的程序转换工具。
编译器的主要任务是将源程序转换为等价的目标程序，以便计算机能够执行。
编译原理与技术的基本概念包括词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和代码生成等。
1. 词法分析词法分析是编译器的第一个阶段，它将源程序的字符流转换为有意义的词法单元序列。
词法单元是编程语言中具有独立含义的最小单元，例如关键字、标识符、运算符和常量等。
词法分析器通常通过有限自动机或正则表达式来实现。
2. 语法分析语法分析是编译器的第二个阶段，它通过对词法单元序列的分析来构造语法树。
语法树反映了源程序的语法结构，其中每个节点代表一个语法单元，每个子节点代表一个子表达式。
语法分析器通常使用上下文无关文法和分析方法（如递归下降分析和LR分析）来实现。
3. 语义分析语义分析是编译器的第三个阶段，它对语法树进行静态检查以确定源程序是否符合语义规则。
语义分析器通常处理类型检查、作用域分析和语义动作等任务，以确保生成的中间代码具有准确的语义含义。
4. 中间代码生成中间代码生成是编译器的第四个阶段，它将语法树转换为一种中间表示形式，以便后续的优化和目标代码生成。
中间代码通常是一种抽象的、与机器无关的形式，例如三地址码、虚拟机代码或中间表示IR。
5. 代码优化代码优化是编译器的第五个阶段，它利用各种优化技术来改进中间代码的性能和效率。
常见的代码优化技术包括常量传播、公共子表达式消除、循环优化和内联展开等。
6. 代码生成代码生成是编译器的最后一个阶段，它将优化后的中间代码转换为目标代码。
编译的名词解释在计算机科学领域中，编译（compilation）是指将高级编程语言代码转换成机器语言代码的过程。
编译器（compiler）是执行这个转换过程的工具。
1. 什么是编译？编译是一种将高级编程语言（如C、Java等）转化为机器语言（由0和1组成的二进制代码）的过程。
高级编程语言使用人类容易理解的语法和结构，而机器语言则是计算机底层的指令集。
编译器的主要任务是将高级语言的代码转换成计算机能理解和执行的指令。
2. 编译器的作用编译器是一个重要的工具，它负责将高级编程语言的源代码分析、解释并转换成可执行的机器语言。
编译过程一般分为三个步骤：词法分析、语法分析和代码生成。
在词法分析阶段，编译器将程序源代码分解为一个个词法单元，如变量、函数、关键字等。
语法分析阶段会根据语法规则判断代码的正确性，并生成抽象语法树（AST）。
最后一步是代码生成，编译器利用之前生成的AST，将其转化为底层的机器指令。
3. 编译器的优势通过使用编译器，程序开发者可以使用高级编程语言来编写代码，而不需要了解底层的机器语言。
这使得开发变得更加友好和高效。
此外，编译器也可以进行优化，通过重写代码结构和指令顺序来提高程序的执行效率。
优化编译器可以使得程序在运行速度和资源利用方面都得到提升。
4. 编译与解释编译与解释是程序的两种执行方式。
与编译不同，解释是将高级编程语言代码逐行翻译成机器代码并立即执行，而不是事先将整个源代码转换为机器代码再执行。
解释型语言如Python、JavaScript等在执行过程中不需要编译，因此可以实现更加灵活的开发和调试。
5. 编译器的应用领域编译器广泛应用于各种计算机系统和软件开发中。
无论是操作系统、嵌入式系统还是应用程序，编译器都扮演着重要角色。
此外，编译器还被用于开发虚拟机、数据库系统等。
编译技术的发展也推动了计算机科学的进步，使得开发者能够更好地利用硬件资源和提高软件性能。
6. 编译器与即时编译器编译器的一种特殊类型是即时编译器（Just-In-Time Compiler，简称JIT），它将源代码逐行地编译成机器码，在执行时动态地生成和优化。
名词解释即时编译
即时编译是一种提高程序性能的技术，它涉及在程序执行过程中（在运行期）而不是在执行之前进行编译，是一种在程序运行时将某些代码从解释执行转换为机器代码的编译技术。
通常程序在运行前需要先经过解释器逐行解释执行，这种执行方式相对较慢。
而即时编译通过将解释执行的热点代码动态地编译成机器代码，以提高程序的执行速度。
即时编译器在运行时监控程序的执行情况，根据特定的策略选择热点代码进行编译，热点代码指的是程序中频繁执行的代码块，例如循环、方法调用等。
一旦确定了热点代码，即时编译器会将其转换为高效的机器代码并替换原始的解释执行代码。
这样在后续的执行中就可以直接使用编译后的机器代码，从而大幅提高程序的执行速度。
即时编译器通常会进行一些优化操作，例如内联、去虚拟化、消除不必要的检查和临时变量优化等，以进一步提高代码的执行效率。
即时编译的主要优势在于它结合了解释执行和静态编译的优点，与传统的静态编译相比，即时编译可以根据程序的实际执行情况进行优化，适应不同的硬件环境和程序行为。
与纯解释执行相比，即时编译可以通过生成机器代码来减少解释执行的开销来提升性能。
Java 虚拟机中的即时编译器就被广泛使用，它能够将Java字节码编译成本地机器代码，从而提高Java程序的执行速度。
基本知识编译程序：就是指这样一种程序，通过它能够将用高级语言编写的源程序转换成与之在逻辑上等价的低级语言形式的目标程序解释程序与编译程序的主要区别是：*编译程序将源程序翻译成目标程序后再执行目标程序*解释程序则是逐条读出源程序中的语句并解释执行，即在解释程序的执行过程中并不产生目标程序。
形式化方法是用一整套带有严格规定的符号体系来描述问题的方法。
文法是程序语言的生成系统自动机是程序语言的识别系统推导的每一步都是对当前句型中的最右非终结符用相应产生式的右部进行替换，这样的推导称为最右推导（规范推导）最右推导的逆过程称为最左归约（规范归约)。
符号串集合的正闭包：设A是符号串的集合，则称A+为符号串集A的正闭包。
具体定义如下：A+＝A1∪A2∪A3…符号串集合的(星)闭包：设A是符号串的集合，则称A*为符号串集A的星闭包。
具体定义如下：A*＝A0∪A1∪A2∪A3…二义性文法：文法G[S]的一个句子如果存在两棵不同的语法树，或者能找到两种不同的最左推导(或最右推导)，则称这个文法是二义性的。
先天二义性文法：对于一个二义性文法G[S]，如果能找到一个非二义性文法G'[S]，使得L(G')=L(G)，则该二义性文法的二义性是可以消除的。
如果找不到这样的G'[S]，则二义性文法描述的语言为先天二义性的。
推导的每一步都是对当前句型中的最右非终结符用相应产生式的右部进行替换，这样的推导称为最右推导（规范推导）最右推导的逆过程称为最左归约（规范归约)。
符号串长度:｜ab｜＝2，｜ε｜＝0。
四元式，逆波兰，划分基本块，作流图一个句型的最左直接短语称为该句型的句柄。
语法树的某个结点连同它的所有后代组成了一棵子树。
2型文法：文法G的每一个产生式具有下列形式：A→α其中，A∈VN，α∈V*，则称文法G为2型文法或上下文无关文法。
3型文法：文法G的每个产生式具有下列形式：A→α或A→αB其中，A、B∈VN，α∈VT*，则文法G称为3型文法、正规文法或右线性文法在编译方法中：通常用3型文法（正规文法）来描述高级程序语言的词法部分，然后用有限自动机FA来识别高级语言的单词。
基本知识
编译程序：就是指这样一种程序，通过它能够将用高级语言编写的源程序转换成与之在逻辑上等价的低级语言形式的目标程序
解释程序与编译程序的主要区别是：
*编译程序将源程序翻译成目标程序后再执行目标程序
*解释程序则是逐条读出源程序中的语句并解释执行，即在解释程序的执行过程中并不产生目标程序。
形式化方法是用一整套带有严格规定的符号体系来描述问题的方法。
文法是程序语言的生成系统
自动机是程序语言的识别系统
推导的每一步都是对当前句型中的最右非终结符用相应产生式的右部进行替换，这样的推导称为最右推导（规范推导）
最右推导的逆过程称为最左归约（规范归约)。
符号串集合的正闭包：设A是符号串的集合，
则称A+为符号串集A的正闭包。
具体定义如下：
A+＝A1∪A2∪A3…
符号串集合的(星)闭包：设A是符号串的集合，则称A*为符号串集A的星闭包。
具体定义如下：
A*＝A0∪A1∪A2∪A3…
二义性文法：文法G[S]的一个句子如果存在两棵不同的语法树，或者能找到两种不同的最左推导(或最右推导)，则称这个文法是二义性的。
先天二义性文法：对于一个二义性文法G[S]，如果能找到一个非二义性文法G'[S]，使得L(G')=L(G)，则该二义性文法的二义性是可以消除的。
如果找不到这样的G'[S]，则二义性文法描述的语言为先天二义性的。
推导的每一步都是对当前句型中的最右非终结符用相应产生式的右部进行替换，这样的推导称为最右推导（规范推导）
最右推导的逆过程称为最左归约（规范归约)。
符号串长度:｜ab｜＝2，｜ε｜＝0。
四元式，逆波兰，划分基本块，作流图
一个句型的最左直接短语称为该句型的句柄。
语法树的某个结点连同它的所有后代组成了一棵子树。
2型文法：文法G的每一个产生式具有下列形式：
A→α
其中，A∈VN，α∈V*，则称文法G为2型文法或上下文无关文法。
3型文法：
文法G的每个产生式具有下列形式：
A→α或A→αB
其中，A、B∈VN，α∈VT*，则文法G称为3型文法、正规文法或右线性文法
在编译方法中：通常用3型文法（正规文法）来描述高级程序语言的词法部分，然后用有限自动机FA来识别高级语言的单词。
利用2型文法（上下文无关文法）来描述高级语言的语法部分，然后用下推自动机PDA来识别高级语言的各种语法成分
编译程序的结构
源程序
一般来说，整个编译过程可以划分成五个阶段，这五个阶段的任务是：
1．词法分析
任务：将源程序的字符串变换成单词符号流
2．语法分析
任务：是在词法分析的基础上，把单词符号流分解成各类语法单位（语法范畴），通过语法分析可以确定整个输入串是否构成一个语法上正确的“程序”。
遵循的是语言的语法规则（文法规则），用上下文无关文法描述。
3．语义分析和中间代码生成
任务:是对各类不同语法范畴按语言的语义进行初步翻译，
4．代码优化
任务：是对前阶段产生的中间代码进行等价变换或改造，以获得更高效（节省时间和空间）的目标代码。
5．目标代码生成
任务：把中间代码（或经优化处理之后）变换成特定机器上的机器语言程序或汇编语言程序，实现最终的翻译工作。
此阶段工作十分依赖硬件系统
常用的生成编译程序的方法：
1．自编译：用某种高级语言书写自己的编译程序称为自编译。
2．交叉编译：是指用A机器上的编译程序来产生可在B机器上运行的目标代码。
3．自展：首先确定一个非常简单的核心语言L0，然后用机器语言或汇编语言书写出它的编译程序T0；再把语言L0扩充到L1，并用L0编写L1的编译程序T1（即自编译）；然后再把语言L1扩充为L2，并用L1编写L2的编译程序T2；…… 这样不断扩展下去，直到完成所要求的编译程序为止。
4．移植：是指A机器上的某种高级语言的编译程序稍加改动后在B机器上运行。
LL(1)分析法和递归下降分析法属于自上而下语法分析方法，
LR分析法是一种自下而上进行规范归约的语法分析方法
语义检查内容
动态语义检查：运行时进行
静态语义检查：编译时完成，例如以下几方面的检查。
(1) 类型检查，如参与运算的操作数其类型应相容。
(2) 控制流检查，用以保证控制语句有合法的转向点。
(3) 使用性标识符是否被声明。
(4) 一致性检查，如在相同作用域中标识符只能说明一次、case语句的标号不能相同等。
符号表中的每一项包括两个部分：
一部分填入名字(标识符)；
另一部分是与此名字有关的信息
请写出7种常用的优化措施,并指出哪几种主要用于循环优化
1．删除公共子表达式公共子表达式：计算结果相同的子表达式。
2．复写传播：尽量不引用值不变只传递信息的变量
3．删除无用赋值
4．代码外提(循环优化)：把循环中的不变运算提到循环体前
5．强度削弱(循环优化)：执行时间长的运算替换为执行时间短的
6．删除归纳变量 (循环优化)：变换循环控制条件
7、合并已知量
在各个基本块范围内进行的优化称为局部优化。
对于编译程序所用的符号表来说，它所涉及的基本操作大致可以归纳为五类：
(1) 判断一个给定的名字是否在表中；
(2) 在表中填入新的名字；
(3) 对给定的名字访问它在表中的有关信息；
(4) 对给定的名字填入或更新它在表中的某些信息；
(5) 从表中删去一个或一组无用的项。
符号表的组织方式一般可分为直接方式和间接方式。
直接方式是指在符号表中直接填入源程序中定义的标识符及相关信息
间接方式是指单独设置一个字符串数组来存放所有的标识符，并在符号表的名字栏中设置两项内容：一是指针，用来指向标识符在数组中的起始位置；二是一整数值，用来表示该标识符的长度。
运行时管理分静态存储管理和动态存储管理，
静态存储分配是一种最简单的存储管理。
一般而言，适于静态存储分配的语言必须满足以下条件：
(1) 数组的上下界必须是常数；
(2) 过程调用不允许递归；
(3) 不允许采用动态的数据结构(即在程序运行过程中申请和释放的数据结构)。
