编译原理：引言

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编译器的概述

• 编译器是一个程序
• 核心功能是把源代码翻译成目标代码
• 源代码:
  • C/C++, Java, C#, html, …
• 目标代码:
  • x86, IA64, ARM, MIPS, …

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编译器的结构

编译器具有非常模块化的高层结构，编译器可看成多个阶段构成的“流水线”结构。

每个阶段将源程序从一种表示转换成另一种表示：

• 词法分析器：字符流->单词流
• 语法分析器：单词流->语法树
• 语义分析器：
  • 收集标识符的属性信息:
    • 类型(Type)
    • 种属(Kind)
    • 存储位置、长度
    • 值
    • 作用域
    • 参数和返回值信息
  • 语义检查:
    • 变量或过程未经声明就使用
    • 变量或过程名重复声明
    • 运算分量类型不匹配
    • 操作符与操作数之间的类型不匹配
• 中间代码生成器：抽象语法树->中间表示（与平台无关的抽象程序）：
  1. 易于产生
  2. 易于翻译成目标程序
  3. 三地址码：temp1=c*d；temp2=b+temp1；a=temp2
  4. 四元式：（op, arg1, arg2, result）；(* , c , d , temp1)；(+ , b, temp1 , temp2)；(= , temp2 , - , a)
• 代码优化器：试图改进中间代码，以产生执行速度较快的机器代码：
  • temp1=c*d；temp2=b+temp1；a=temp2
  • change to：temp1=c*d；a=b+temp1
• 代码生成器：生成可重定位的机器代码或汇编代码：
  • temp1=c*d；a=b+temp1
  • change to：Mov R2，c；Mul R2, d；Mov R1, b；Add R2, R1；Mov a, R2
  • 一个重要任务是为程序中使用的变量合理分配寄存器
• 符号管理表：
  • 基本功能是记录源程序中使用的标识符，
  • 并收集与每个标识符相关的各种属性信息，
  • 并将它们记载到符号表中。
• 错误处理器：
  • 处理方式：报告错误，应继续编译
  • 大部分错误在语法分析、语义分析阶段检测出来
  • 词法分析：字符无法构成合法单词
  • 语法分析：单词流违反语法结构规则
  • 语义分析：语法结构正确，但无实际意义

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编译技术的应用

• 高级程序设计语言的实现
• 针对计算机体系结构的优化（并行性与内存层次结构）
• 新计算机体系结构的设计（CISC -> RISC）
• 程序翻译
• 软件生产率工具（查错）