编译原理-第十章-第二部分
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《编译原理》知识点总结目录第一章引论第二章高级语言及其语法描述第三章语法分析——自上而下分析第四章属性文法和语法制导翻译第五章语义分析和中间代码产生第六章优化第一章引论一.编译程序(compiler):把某一种高级语言程序等价地转换成另一种低级语言程序(如汇编语言或机器语言程序)的程序二.编译程序的工作的五个阶段:词法分析、语法分析、中间代码产生、优化、目标代码产生1.词法分析任务: 输入源程序,对构成源程序的字符串进行扫描和分解,识别出一个个单词符号。
依循的原则:构词规则描述工具:有限自动机FOR I := 1 TO 100 DO保留字标识符等符整常数保留字整常数保留字2.语法分析任务:在词法分析的基础上,根据语言的语法规则把单词符号串分解成各类语法单位。
依循的原则:语法规则述工具:上下文无关文法3.语义分析与中间代码产生任务:对各类不同语法范畴按语言的语义进行初步翻译。
(变量是否定义、类型是否正确等)依循的原则:语义规则中间代码:三元式,四元式,逆波兰记号,树形结构等。
是一种独立于具体硬件的记号系统。
例:将Z:=X + 0.618 * Y 翻译成四元式为(1) * 0.618 Y T1(2) + X T1 T2(3) := T2 _ Z4. 优化任务:对于前阶段产生的中间代码进行加工变换,以期在最后阶段产生更高效的目标代码。
依循的原则:程序的等价变换规则FOR K:=1 TO 100 DOBEGINM := I + 10 * K;N := J + 10 * K;END4.目标代码产生任务: 把中间代码变换成特定机器上的目标代码。
依赖于硬件系统结构和机器指令的含义目标代码三种形式:a)绝对指令代码: 可直接运行b)可重新定位指令代码: 需要连接装配c)汇编指令代码: 需要进行汇编第二章高级语言及其语法描述2.1.1语法词法规则:单词符号的形成规则。
a)单词符号是语言中具有独立意义的最基本结构。
编译原理第十章目标程序运行时的存储组织课前索引【课前思考】◇回顾通常的编译过程,能否找到本章所讲内容在哪个过程?◇为什么编译程序要考虑目标程序运行时存储区的管理与组织?◇请归纳C语言与PASCAL语言的程序结构与数据类型的不一致点【学习目标】全面熟悉目标程序运行时存储区的整体布局;每种存储区的组织方式与管理方法;并通过实例着重掌握,对同意过程嵌套定义的情况,栈式动态存储分配的组织方式与运行时进栈退栈的活动实现方法。
【学习指南】在代码生成前,编译程序务必进行目标程序运行环境的配置与数据空间的分配。
通常来讲,假如编译程序从操作系统中得到一块存储区以使目标程序在其上运行,该存储区需容纳生成的目标代码与目标代码运行时的数据空间。
我们这里所说的运行时的存储区组织,是指目标程序运行时的数据空间的管理与组织。
【难重点】◇目标程序运行时,存储区域的整体布局,与各区域的作用。
◇各类不一致类型的数据表示。
◇同意过程嵌套定义的情况,栈式动态分配的组织管理。
◇对过程的调用,进入与退出时,栈式动态分配的工作原理。
◇过程活动纪录的各项内容与它们的作用,与活动纪录的组织方式。
◇过程参数传递的不一致方式。
【知识结构】从逻辑上看,在代码生成前,编译程序务必进行目标程序运行环境的配置与数据空间的分配。
通常来讲,假如编译程序从操作系统中得到一块存储区以使目标程序在其上运行,该存储区需容纳生成的目标代码与目标代码运行时的数据空间。
数据空间应包含:用户定义的各类类型的数据对象(变量与常数)所需的存储空间,作为保留中间结果与传递参数的临时工作单元,调用过程时所需的连接单元,与组织输入/输出所需的缓冲区。
目标代码所占用空间的大小在编译时能确定。
有些数据对象所占用的空间也能在编译时确定,其地址能够编译进目标代码中。
而有些数据对象具有可变体积与待分配性质,无法在编译时确定存储空间的位置。
因此运行时的存储区常常划分成:目标区、静态数据区、栈区与堆区,如图10.1就是一种典型划分,代码(code)区用以存放目标代码,这是固定长度的,即编译时能确定的;静态数据区(static data)用以存放编译时能确定所占用空间的数据;堆栈区(stack and heap)用于可变数据与管理过程活动的操纵信息。
第十章代码优化某些编译程序在中间代码或目标代码生成之后要对生成的代码进行优化。
所谓优化,实质上是对代码进行等价变换,使得变换后的代码运行结果与变换前代码运行结果相同,而运行速度加大或占用存储空间少,或两者都有。
优化可在编译的不同阶段进行,对同一阶段,涉及的程序范围也不同,在同一范围内,可进行多种优化。
一般,优化工作阶段可在中间代码生成之后和(或)目标代码生成之后进行。
中间代码的优化是对中间代码进行等价变换。
目标代码的优化是在目标代码生成之后进行的,因为生成的目标代码对应于具体的计算机,因此,这一类优化在很大程度上依赖于具体的机器,我们不做详细讨论。
另外依据优化所涉及的程序范围,又可分为局部优化、循环优化和全局优化三个不同的级别。
局部优化指的是在只有一个入口、一个出口的基本程序块上进行的优化。
循环优化对循环中的代码进行的优化。
全局优化是在整个程序范围内进行的优化。
本章重点:局部优化基本块的DAG表示第一节优化技术简介为了说明问题,我们来看下面这个例子,源程序是:P :=0For I :=1 to 20 doP :=P+A[I]*B[I];经过编译得到的中间代码如图10-1-1所示,这个程序段由B1和B2两个部分组成,B2是一个循环,假定机器按字节编址。
那么,对于这个中间代码段,可进行如下这些优化。
1、删除多余运算(删除公共子表达式)优化的目的在于使目标代码执行速度较快。
图10-1-1中间代码(3)和(6)中都有4*I的运算,而从(3)到(6)没有对I赋值,显然,两次计算机的值是相等的。
所以,(6)的运算是多余的。
我们可以把(6)变换成:T4 :=T1。
这种优化称为删除多余运算或称为删除公共子表达式。
2、代码外提减少循环中代码总数的一个重要办法是代码外提。
这种变换把循环不变运算,即其结果独立于循环执行次数的表达式,提到循环的前面。
使之只在循环外计算一次,上例中,我们可以把(4)和(7)提到循环外。
经过删除多余运算和代码外提后,代码变成图10-1-2。