编译原理 符号表和词法分析

编译器的作用与重要性
01
编译器是将高级语言程序翻译成机器语言程序的软件工具，是 软件开发的基础设施之一。
02
编译器可以提高程序的执行效率，使得程序能够在各种计算机
上运行。
编译器还可以对程序进行优化，提程简介
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词法分析
将输入的源程序分解成一 个个的单词符号，即词法 单元。
词法分析器的构造
构造原理
根据词法规则构造出识别相应单 词符号的有限自动机，然后将有 限自动机转换为对应的程序代码
构造方法
手工构造法、自动生成法
注意事项
处理好单词符号的二义性问题； 识别出源程序中的错误并进行适 当的处理。
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语法分析
语法分析概述
语法分析的任务
根据语言的语法规则，对输 入的符号序列进行合法性检 查，并构造出相应的语法结
中间代码的形式
常见的中间代码形式有三地址码、四元式、树形表示等。
中间代码生成算法
根据源程序的语法结构和语义规则，生成相应的中间代码序列。
符号表管理
符号表的作用
符号表用于记录源程序中各种标识符的属性信息，如类型、作用域 和存储地址等。
符号表的组织方式
常见的符号表组织方式有线性表、散列表和树形结构等。
循环优化
通过循环展开、循环合并、循环交换等技术来改进循环的性能。
目标代码生成方法
机器无关代码生成
机器相关代码生成
生成与特定机器无关的中间代码，然后在 运行时将其转换为特定机器上的目标代码 。
直接生成特定机器上的目标代码，这需要 考虑机器的指令集、寄存器分配、内存访 问等因素。
汇编语言代码生成
高级语言虚拟机代码生成

哈工大编译原理基本原理1. 什么是编译原理？编译原理（Compiler Design）是计算机科学中的一个重要分支，研究的是将高级语言程序翻译成机器语言程序的过程和方法。

编译原理包括语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成等阶段。

2. 编译器的基本工作流程编译器通常由以下几个阶段组成：2.1 词法分析词法分析阶段将源代码划分为一个个的单词（Token），并进行分类。

例如，对于C语言而言，单词可以是关键字（如if、for）、标识符（如变量名）、常量（如整数、字符）等。

2.2 语法分析语法分析阶段根据程序的上下文无关文法规则，将单词序列转换为抽象语法树（Abstract Syntax Tree，AST），以便进一步进行语义分析和中间代码生成。

常用的方法有自顶向下的递归下降分析和自底向上的LR(1)分析。

2.3 语义分析语义分析阶段主要检查源程序是否符合给定的语义规则，并对其进行语义翻译。

例如，检查变量是否被声明、函数调用是否正确等。

语义分析通常会生成符号表，用于记录程序中的变量、函数等信息。

2.4 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抽象表示形式，通常使用三地址码或四元式表示。

中间代码生成阶段将抽象语法树转换为中间代码，以便进行后续的优化和目标代码生成。

2.5 代码优化代码优化阶段对中间代码进行优化，以提高程序的执行效率和资源利用率。

常见的优化技术包括常量传播、公共子表达式消除、循环展开等。

2.6 目标代码生成目标代码生成阶段将优化后的中间代码转换为特定机器上可执行的目标代码。

目标代码可以是汇编语言或机器语言，并且通常需要考虑底层硬件架构的特性和限制。

3. 哈工大编译原理相关的基本原理哈尔滨工业大学（Harbin Institute of Technology）在编译原理领域做出了很多重要贡献，以下列举了几个与哈工大相关的基本原理：3.1 LL(1)文法LL(1)文法是一种上下文无关文法，其中L表示从左到右扫描输入，第一个L表示从左侧推导，1表示每个非终结符的每个输入串只有一个产生式可以应用。

∴M能识别出L(G)中的全部句子。
状态图=>右线性文法
文法G[0] 0->a1
d 0
S->aA A->dA A->b
a c
1 2
b
d
3
1->d1 1->b
0->c
0->c2 2->d
S->c
S->cB，2有出弧 B->d
左线性文法=>状态转换图
设G=(VN,VT,P,S)是一左线性文法,令|VN|=K， 1) 则所要构造的状态转换图共有K+1个状态. 2) VN中的每个符号分别表示K个状态 2.1) G的开始符S为终止状态 3) 起始状态,用R(VN)标记
识别符号串与归约
S





从初态R到下一状态A对应Ba，即终结 符a归约成非终结符B; U 从状态B转换到状态A对应ABa,即将 Ba归约为A; 状态A转换到状态S(终态)对应S Aa,即 U 将Aa归约为开始符S. 归约成功,恰好进入终态,即状态转换图识 U 别了(或接受)该符号串. 识别00011的例子的归约过程
f是转换函数，是在K×Σ →K上的映像，即：如果f（ki，a）=kj， （ki，kj∈K）意味着，当前状态为ki，输入字符为a时，将转换 为下一个状态kj，我们把kj称作ki的一个后继状态；
1.确定的有限自动机
通常把这五要素组成的五元式M=(K,∑,f, S0,Z)称为确定的 有限自动机(DFA)，它是相应的状态转化图的一种形式描 述，或者说，是状态转换矩阵的另一种表示。 在状态转换的每一步，据DFA当前所处状态及扫视的输入 字符，能唯一确定下一状态。

例：文法G=({S,U},{0,1},{SS1 |U1,

学年第学期《编译原理》实验报告学院（系）：计算机科学与工程学院班级：11303070A学号：***********姓名：无名氏指导教师：保密式时间：2016 年7 月目录1．实验目的 (1)2．实验内容及要求 (1)3．实验方案设计 (1)3.1 编译系统原理介绍 (1)3.1.1 编译程序介绍 (2)3.1.2 对所写编译程序的源语言的描述 (2)3.2 词法分析程序的设计 (3)3.3 语法分析程序设计 (4)3.4 语义分析和中间代码生成程序的设计 (4)4. 结果及测试分析 (4)4.1软件运行环境及限制 (4)4.2测试数据说明 (5)4.3运行结果及功能说明 (5)5．总结及心得体会 (7)1．实验目的根据Sample语言或者自定义的某种语言，设计该语言的编译前端。

包括词法分析，语法分析、语义分析及中间代码生成部分。

2．实验内容及要求（1）词法分析器输入源程序，输出对应的token表，符号表和词法错误信息。

按规则拼单词，并转换成二元形式；滤掉空白符，跳过注释、换行符及一些无用的符号；进行行列计数，用于指出出错的行列号，并复制出错部分；列表打印源程序；发现并定位词法错误；（2）语法分析器输入token串，通过语法分析，寻找其中的语法错误。

要求能实现Sample 语言或自定义语言中几种最常见的、基本的语法单位的分析：算术表达式、布尔表达式、赋值语句、if语句、for语句、while语句、do while语句等。

（3）语义分析和中间代码生成输入token串，进行语义分析，修改符号表，寻找其中的语义错误，并生成中间代码。

要求能实现Sample语言或自定义语言中几种最常见的、基本的语法单位的分析：算术表达式、布尔表达式、赋值语句、if语句、for语句、while 语句、do while语句等。

实验要求：功能相对完善，有输入、输出描述，有测试数据，并介绍不足。

3．实验方案设计3.1 编译系统原理介绍编译器逐行扫描高级语言程序源程序，编译的过程如下：(1).词法分析识别关键字、字面量、标识符(变量名、数据名)、运算符、注释行(给人看的，一般不处理)、特殊符号(续行、语句结束、数组)等六类符号，分别归类等待处理。