【编译原理系列】编译及流程概述

Myth丶恋晨 2023-01-10 11:47 154阅读 0赞

# 语言分类 #

*  面向机器
    
     *  机器语言：最基本的计算机语言
     *  汇编语言：用符号表示的指令的集合
 *  面向人类
    
     *  通用程序设计语言
        
         *  演变：**过程->模块（抽象数据类型、ADT）->类**
         *  共同特点：声明+操作
            
             *  声明：提供所操作对象的性质，生成相应的环境，一般是配置存储空间
             *  操作：确定操作的计算次序【过程头+过程体】，生成可执行的代码序列
     *  数据查询语言
     *  形式化描述语言`E:E'+'E|E'*'E|id`，核心部分是基于数学基础的产生式，例如：YACC

按照范型划分的程序设计语言

*  过程式语言、面向对象语言
 *  函数语言：递归特性，如Lisp
 *  说明性、非算法式语言：浓厚的数学特征，如：LEX/YACC、SQL
 *  脚本式语言：仅是一种安排，没有复杂的逻辑关系，如：shell语言

# 语言之间的翻译 #

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汇编语言`->`机器语言：

*  汇编（如果是A2到M1这种叫交叉汇编）

程序设计语言`->`汇编语言或机器指令：

*  编译（或解释）

高级语言之间：

*  转换（或预编译）

逆向：

*  反汇编、反编译

# 编译器与解释器 #

编译器  
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解释器：  
![20210123231506971.png][]

## 特点 ##

编译器：

*  工作效率高（目标程序运行效率高），即时间快，空间省
 *  交互性与动态性差、可移植性差

解释器：

*  **工作效率低**，即**时间慢**（但是执行时间快，总时间慢）、**空间费**
 *  交互性与动态性好
    
    可移植性好
    
     *  数据对象的类型可以动态改变，并允许用户对源程序进行修改，且提供较好的出错诊断，从而为用户提供了交互式的跟踪调试功能【数据库中的动态查询语句】
     *  解释器也是用某种程序语言编写的，因此，只要对解释器进行重新编译，就可使解释器执行在不同环境中，如Java虚拟机

主要区别：

*  运行目标程序时的控制权在解释器而不在目标程序

# 工作过程 #

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## 词法分析 ##

输入是源程序，输出是记号流

根据**词法规则**识别出源程序中的各个**记号**；每个记号代表一个**单词**；**线性**

*  关键字/保留字
 *  标识符：即类型名、变量名、过程名、常量名等
 *  字面量
    
     *  数字字面量
     *  字符串字面量
 *  特殊符号
    
     *  运算符
     *  分隔符，`"`, `'`

## 语法分析 ##

*  输入是词法器返回的记号流，输出语法树

根据**语法规则**识别出记号流中的**结构**，并构造出一颗能够正确反映该结构的语法树（一般采用二叉树）

## 语义分析 ##

根据语法分析器构造的语法树，进行适当的语义处理

*  例如：类型检查和转换等，其目的在于保证语法正确的结构在语义上也是合法的

**声明性语句**将相应的环境信息记录在符号表中

**操作性语句**提供符号表中的信息判断各操作数是否合法

### 中间代码生成（可选） ###

对语法树进行遍历，并生成可以顺序执行的中间代码序列

*  最常用的形式是四元式`(序号)(op操作符/算符, arg1左操作数, arg2右操作数, result结果)`，也是三地址码
 *  操作数：算子

在此之前，解释器和编译器仍然是相同的

## 中间代码优化（可选） ##

局部优化、循环优化、全局优化等；

等价变换：

*  变换前后的指令序列完成同样的功能，但在占用的空间上和程序执行的时间上都更省、更有效

## 目标代码生成 ##

不同形式：

*  汇编语言形式（还需要再进行一次汇编）
 *  可重定位二进制代码形式【相对寻址】
 *  内存形式（Load-and-Go，编译后马上运行，运行一次就需要编译一次）;

## 一直贯穿的操作 ##

### 符号表管理 ###

甚至要保留到程序的运行阶段

### 出错处理 ###

动态错误：

*  逻辑错误/动态语义错误，如除以0，数组下标越界等

静态错误：

*  又分为语法错误和静态语义错误

语法错误：

*  语言结构上的错误，如单词拼错、缺少操作数，begin和end不匹配等

静态语义错误：

*  语言意义上的错误，如前后类型不一致，参数不匹配

# 工作模式 #

前端：

*  语言结构和意义的**分析**，输出与机器无关

后端：

*  **综合**；语言意义处理

中间代码：

*  前端与后端的分界

划分有利于编译器的开发、维护与移植

# 扫描 #

**每个阶段**将程序**完整**分析**一遍**的工作模式称为**一遍扫描**

原理上希望扫描的遍数越少越好，则需要

*  编译器具有足够大的空间
 *  语言的设计上和编译技术上提供支持

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