编译方法第1章概述.ppt

编译方法,1.3 编译技术的应用,1.2 编译程序,1.1 程序设计语言与程序,第1章 编译概述,1.1 程序设计语言与程序,1.1.2 程序设计语言的分类,1.1.3 程序及其结构,1.1.4 高级语言程序的处理过程,1.1.1 程序设计语言的定义,1.1 程序设计语言与程序,程序设计语言,语义,语法,1.1.1 程序设计语言的定义,1.1 程序设计语言与程序,1.1.2 程序设计语言的分类,1.1 程序设计语言与程序,1.1.3 程序及其结构,void Q()Q的局部数据定义 R();Q();,main()Main的局部数据定义,void R()R的局部数据定义,1.1 程序设计语言与程序,1.C语言 一个主函数main、若干（可以为0）个子函数。,1.1.3 程序及其结构,1.1 程序设计语言与程序,2.Pascal语言,嵌套过程语言特点：程序的过程定义是嵌套的，内层过层由外层过程调用，内层过程 执行完毕将返回外层过程。允许内层过程引用包围它的任一外层过程说明的变量。,1.1.3 程序及其结构,program A;A的数据说明 procedure B(参数表);B的数据说明 procedure C(参数表);C的数据说明 begin end;begin C；end;,procedure D;D的数据说明 begin B；end;begin B;D;end.,1.1 程序设计语言与程序,绝对机器代码程序,可再装配的机器代码程序,目标汇编程序,源程序,需预处理的源程序,1.1.4 高级语言程序的处理过程,预处理,编译,汇编,装配连接,1.1 程序设计语言与程序,1.2 编译程序,1.2.2 编译过程和编译程序的结构,1.2.3 编译程序的生成,1.2.4 编译程序与程序设计环境,1.2.1 编译与解释,1.2 编译程序,编译程序,源程序,目标程序,错误信息,高级语言程序的翻译方式:解释、编译编译:将高级语言程序翻译成另一种语言的等价程序。源程序、目标程序和编译程序的关系：,1.2.1 编译与解释,1.2 编译程序,解释：翻译一句执行一句，边翻译边执行，直到程序结束。与编译的区别：不生成等价的目标代码程序。优点：解释方式便于程序的调试。（编译方式只需翻译一次，且目标程序的执行速度快）,1.2.1 编译与解释,1.2 编译程序,词法分析,语义分析和中间代码生成,目标代码生成,目标程序,代码优化,语法分析,源程序,出错处理,表格管理,1.2.2 编译过程和编译程序的结构,1.2 编译程序,1.编译过程,主要任务：从左到右扫描源程序，逐一读入构成源程序的字符流，识别出 其中的一个个单词，识别出的单词称单词符号，也简称符号。单词是高级语言程序中有实际意义的最小语法单位。单词构成规则 词法规则或构词法（单词识别的依据）单词内码形式 二元式（指出了单词的类别和自身值）,1.2.2 编译过程和编译程序的结构,（1）词法分析,1.2 编译程序,（1）（标识符，z）（2）（等号，=）（3）（标识符，x）（4）（加号，+）（5）（标识符，a）（6）（取余号，%）（7）（整数，3）（8）（乘号，*）（9）（左括号，(）（10）（保留字，int）（11）（右括号，)）,（12）（左括号，(）（13）（标识符，x）（14）（加号，+）（15）（标识符，y）（16）（右括号，)）（17）（取余号，%）（18）（整数，2）（19）（除号，/）（20）（整数 7）（21）（分号;）,例：z=x+a%3*(int)(x+y)%2/7;,1.2.2 编译过程和编译程序的结构,1.2 编译程序,任务“组词成句”，根据单词分析出组成源程序的各类语法单位，并指出其中的语法错误。语法单位由源程序的单词构成（如表达式、语句、乃至整个程序。）语法单位的构成规则语法规则。一个语言的词法规则和语法规则定义了一个程序的形式结构。语法单位的表示语法树,（2）语法分析,1.2.2 编译过程和编译程序的结构,1.2 编译程序,例：z=x+a%3*y,1.2.2 编译过程和编译程序的结构,1.2 编译程序,任务：分析出语法单位具体的动作意义，进行初步翻译，生成与源程序 等价的中间代码程序。语义:定义一个程序所表示的意义,用语义规则描述。中间代码：指令应结构简单、含义明确，易于实现源程序中间代码 目标代码三者之间的转换。中间代码常用形式：逆波兰式、三元式、四元式等。四元式：（运算符，对象1，对象2，结果）,例：z=x+a%3*y（1）（%a 3 t1）（2）（*t1 y t2）（3）（+x t2 t3）（4）（=t3 _ z）,（3）语义分析和中间代码生成,1.2.2 编译过程和编译程序的结构,1.2 编译程序,任务：对中间代码进行等价的加工变换，以便生成更有效更节省时间 和空间的目标代码。例：z=x+a%3*y 的四元式序列：（1）（%a 3 t1）（2）（*t1 y t2）（3）（+x t2 z）代码优化的技术：删除公共子表达式、强度削弱、代码外提、合并已知量.注：此阶段并非编译程序所必需。,（1）（%a 3 t1）（2）（*t1 y t2）（3）（+x t2 t3）（4）（=t3 _ z）,（4）代码优化,1.2.2 编译过程和编译程序的结构,1.2 编译程序,任务：将中间代码程序变换成目标代码程序。目标代码：特定机器上的绝对指令代码 可重定位的指令代码 汇编指令代码这一阶段任务的实现与硬件系统的结构、目标指令的选择、变量 存储空间的分配、寄存器、后缓寄存器的调度等均有关系。,（5）目标代码生成,1.2.2 编译过程和编译程序的结构,1.2 编译程序,表格管理：为完成编译而建立并使用一些表格，以记录各种信息。信息登录：编译的各个阶段（尤其是词法语法、语义分析阶段）。信息使用：各阶段的分析和翻译。,出错处理：若编译过程中发现源程序有错误，就应进行出错处理。,（6）表格管理和出错处理,涉及编译的每个阶段！,遍布编译的每个阶段！,1.2.2 编译过程和编译程序的结构,1.2 编译程序,以上为编译过程的典型的处理模式。并非所有的编译过程都有这些阶段。（可以不生成中间代码、不进行代码优化）常将编译的这五个阶段划分成两大部分：前三个阶段 分析部分后两个阶段 综合部分,说明：,1.2.2 编译过程和编译程序的结构,1.2 编译程序,词法分析程序,语义分析和中间代码生成程序,目标代码生成程序,目标程序,代码优化程序,语法分析程序,源程序,出错处理程序,表格管理程序,1.2.2 编译过程和编译程序的结构,1.2 编译程序,1.编译程序结构,后端程序：由与源语言无关，与中间代码有关，主要依赖于目标机的工 作组合而成。（与目标机有关的代码优化、目标代码生成、相关的表格管理 和出错处理等。）,前端程序：由那些主要依赖于源语言，而与目标机无关的工作组合而成。（词法分析、语法分析、语义分析与中间代码生成、某些目标 机器无关的代码优化，以及此间的表格管理、和出错处理等。),1.“前后端”组合方式,1.2.2 编译过程和编译程序的结构,1.2 编译程序,作用：,1.2.2 编译过程和编译程序的结构,1.2 编译程序,“遍”：对源程序或等价的中间语言程序从头到尾扫描，完成规定的 任务，并生成新的中间结果或目标程序，称一“遍”。在一“遍”中可完成编译的一个或多个阶段的任务。源语言的特征和机器的特征决定编译程序究竟可以划分成几“遍”。,2按“遍”组合方式,1.2.2 编译过程和编译程序的结构,1.2 编译程序,第二遍,第一遍,第三遍,1.2.2 编译过程和编译程序的结构,1.2 编译程序,PDP11 C编译程序结构,编译程序的构造与三个方面有关 源语言 结构、含义和用途等。是准确描述语言、构造编译程序的出发点。目标语言 结构、指令系统、存储分配方式、外设管理方式、文件管理方法等。是编译过程中应考虑的问题。编译方法 翻译的具体方法。由源语言特性、目标语言特性、对编译程序性能要求等决定。,1.2.3 编译程序的生成,1.2 编译程序,1用机器语言编写 复杂，不实用。2汇编语言编写 对具体的硬件环境的依赖性较高，程序过长，也不常用。但有些编译程序的核心部分常用汇编语言编写。3其他高级语言编写 最方便、最常用。,1.2.3 编译程序的生成,1.2 编译程序,目标程序,CB,CA,例：某机器已有A 语言的编译程序 CA，构造 B 语言的编译程序 CB 的过程为：,1.2.3 编译程序的生成,1.2 编译程序,L0,4采用自展技术构造“自编译”，用被编译的语言来书写该语言自身的编译程序。,1.2.3 编译程序的生成,1.2 编译程序,5编译工具自动生成,词法分析程序的生成系统LEX语法分析程序的生成系统YACC,1.2.3 编译程序的生成,1.2 编译程序,例：C语言的集成开发环境Visual C+,用户界面,硬件系统,操作系统,1.2.4 编译程序与程序设计环境,1.2 编译程序,1语言的结构化编辑器2查询解释器3硅编译器,1.3 编译技术的应用,1.3 编译技术的应用,Thank You!,