编译原理第一章学习笔记

第1章 编译程序的基本概念

1.1什么是编译程序

java中反编译命令：javap

汇编语言本质上是一种助记符

编译程序和解释程序两大不同：

• 编译程序有目标程序而解释程序没有
  • 比如在C语言中，.exe就是目标程序
• 前者效率高而后者交互性好

1.2 编译程序的逻辑结构

编译程序分为五个阶段

• 词法分析
  • 结果是一个token序列
• 语义分析
  • 结果是一个语义树
• 语法分析
  • 结果是一个语法树/中间代码
  • 中间代码形式与源语言和目标语言没有关系

• ——————————————————以此为界，上面是前端，下面是后端

• 优化处理

• 目标代码生成

在编译过程中，编译程序不断地和符号表管理程序和错误处理程序打交道

1.3编译程序的实现机制

遍：编译程序对源程序或等价程序扫描的遍数

在整个编译过程中，看似扫描了五遍，其实只有两遍，分别是对前端和后端进行的扫描

即第一遍：词法分析、语法分析、语义分析。

第二遍：代码优化和中间代码生成

每遍中的各阶段的工作是穿插进行的，例如下图：

其中，语法分析器处于核心地位，每当语法分析器需要一个完整的语法单位时，便向词法分析器请求一个Token。当接收到所需要的token之后，便调用语义分析器生成中间代码。

1.4 编译程序的生成方法

涉及三个语言：源语言、目标语言 和 编译程序的实现语言

编译程序的生成方法：

• 用：利用已有的编译器
• 写：自己动手写一个
• 半用半写：重写现有编译器的后端

自动生成编译程序：

• 词法分析程序生成器LEX
• 语法分析程序生成器YACC
• 编译程序生成器

输入：词法规则、语法规则和语义解释

1.5 编译过程实例分析

对如下C语言程序进行编译：

int a,b;
b = a + 2*5;

1.词法分析：识别单词并分类

词法分析的结果是以token的形式传给语法分析

2.语法分析：组词成句并进行语法错误检查

生成结果是一棵语法树

分支语句由变量和表达式组成：

• 变量
• 赋值语句(expression)
  • 赋值语句可以分成项(item)/项之间的加减
  • 项可以分成因式(factor)/因式的乘除
  • 因式则可以是具体的常数/变量

3.语义分析：分析各种语法成分

语义分析需要构建两个东西——标识符的语义辞典（符号表）&语句的语义树（中间语言）

符号表分为：

• 名字
• 类型，比如整型int
• 种类，比如变量，常量，函数的名字等等，这里是值value
• 地址，是一个指针

接下来是语义树，和语法树很类似，但是是完全不同的，前者是描述语义信息，而后者描述的确实构成。

当然了，还可以采用四元式的形式：

• 第一位是运算的符号
• 第二位是参与运算的第一个元素
• 第三位是参与运算的第二个元素
  • 如果是单元运算，这一位可以用下划线代替
• 第四位是存放运算结果的位置

4.优化：提高目标程序质量

为了提高运算速度，这里可以进行的优化是将2*5直接运算出来，不需要特意为它生成一条中间代码。

下图是对b=a+2*5优化之后的结果：

5.目标代码生成

这里采用汇编指令作为目标代码，对步骤四中的中间代码对应生成三条汇编指令：

LD R,10 ;将10加载到寄存器中
ADD R,a ;将a与寄存器相加
ST R,b  ;将寄存器中的值存储(store)到b中