编译原理-第十一章课件

编译原理-第十一章ppt课件目录第十一章概述词法分析语法分析中间代码生成代码优化目标代码生成01第十一章概述编译原理的重要性编译原理在软件工程领域也有着广泛的应用，例如代码审查、静态分析、程序理解等，有助于提高软件的质量和可靠性。促进软件工程发展编译原理是实现计算机程序自动生成的关键技术，通过编译器将高级语言程序转换为机器语言程序，使得计算机能够理解和执行。实现计算机程序的自动生成编译器可以对源程序进行优化，提高程序的运行效率，使得程序更加高效地完成计算任务。提高程序运行效率优化对源程序进行优化，提高程序的运行效率。语义分析对源程序进行语义分析，检查语法错误和语义错误，确保程序的正确性。编译器将源程序转换为目标程序的软件工具。源程序指程序员编写的各种高级语言程序。目标程序指经过编译器转换后的机器语言程序，可以被计算机直接执行。编译原理的基本概念将源程序分解为一个个的单词或符号，便于后续处理。词法分析将中间代码转换为机器语言程序，便于计算机执行。目标代码生成根据语法规则将单词或符号组合成语句或表达式，并进行语法检查。语法分析将源程序的语句或表达式转换为中间代码，便于优化和生成目标代码。中间代码生成对中间代码进行优化，提高程序的运行效率。优化0201030405编译过程概述02词法分析词法分析是编译过程的第一阶段，其任务是将输入的字符串分割成一个个的单词或符号，为后续的语法分析提供单词或符号序列。词法分析也称为扫描或词法扫描，其结果是生成一个单词或符号的有序集合，称为“词法单元”或“token”。词法分析器通常采用正则表达式进行词法单元的识别和匹配，并使用有限自动机来实现。词法分析概述词法分析过程词法分析器从源程序的起始位置开始，逐字符地读取输入，直到源程序结束。在读取过程中，词法分析器不断地识别出一个个的单词或符号，并将其加入到词法单元的输出序列中。对于源程序中的注释、空白符等非单词或符号字符，词法分析器会直接忽略。生成词法分析器通常需要编写一个词法分析器的生成器，也称为“词法分析器生成器”或“扫描器生成器”。用户需要编写一系列的正则表达式来描述源程序中的各种单词或符号，并使用词法分析器生成器将这些正则表达式转换成可执行的词法分析器程序。常见的词法分析器生成器有Lex、Flex等工具，它们可以根据用户提供的正则表达式自动生成相应的词法分析器。词法分析器生成03语法分析语法分析是编译过程的核心环节，用于将源代码分解为一系列的语法结构，以便后续的语义分析和代码生成。语法分析的目标是将源代码转化为抽象语法树（AbstractSyntaxTree,AST），AST是源代码的树形表示，能够清晰地展示出代码的结构和语义。语法分析是编译过程中最复杂的部分之一，需要严谨的算法和数据结构支持。语法分析概述自顶向下的语法分析030201自顶向下的语法分析也称为预测分析或移位归约分析，其基本思想是从文法的起始符号出发，不断进行归约操作，直到产生目标语言的所有句子。自顶向下的语法分析主要采用预测分析器和优先分析器等算法，其中预测分析器是最简单且应用最广泛的一种。自顶向下的语法分析算法简单易懂，但存在处理能力较弱和效率较低等缺点，因此在实际应用中受到一定限制。自底向上的语法分析也称为归约分析或移位规约分析，其基本思想是从文法的最左子句出发，不断进行移位操作，直到产生目标语言的所有句子。自底向上的语法分析主要采用LR(0)、SLR(1)、LALR(2)等算法，其中LR(0)算法是最基础且应用最广泛的一种。自底向上的语法分析算法处理能力强且效率高，因此在编译原理中占据重要地位。但算法实现较为复杂，需要严谨的算法和数据结构支持。自底向上的语法分析04中间代码生成03中间代码的形式常见的中间代码形式有抽象语法树（AbstractSyntaxTree,AST）和三地址代码（ThreeAddressCode,TAC）。01中间代码定义中间代码是源代码和目标代码之间的代码，用于表示源程序的结构和语义。02中间代码的作用中间代码作为源代码和目标代码之间的桥梁，可以方便编译器进行优化和转换。中间代码生成概述三地址代码的特点三地址代码具有简单、易操作的特点，方便编译器进行优化和转换。三地址代码的生成方法常见的三地址代码生成方法有静态单赋值形式（StaticSingleAssignment,SSA）和静态单赋值形式的扩展。三地址代码定义三地址代码是一种中间代码形式，它以三个操作数的形式表示运算。三地址代码生成循环优化的定义循环优化是指在编译过程中对循环结构进行优化，以提高程序的执行效率。循环优化的方法常见的循环优化方法有循环展开、循环合并、循环嵌套等。循环优化的作用循环优化可以减少循环的次数，提高程序的执行效率，同时也可以减少程序的内存占用。循环优化05代码优化代码优化是指在编译器中，通过一系列的转换和改进，使生成的机器代码更加高效的过程。代码优化定义代码优化目标代码优化分类提高程序运行速度、减少程序占用空间、提高程序可维护性和可读性。按照优化范围可分为局部优化和全局优化，按照优化性质可分为静态优化和动态优化。030201代码优化概述将复杂的变量计算替换为简单的常量或寄存器变量，减少计算量。变量替换将循环体多次执行，减少循环次数，提高循环内代码的执行效率。循环展开删除永远不会被执行的代码，减少程序占用空间。死代码删除将常量表达式的结果在编译时计算出来，避免在运行时进行计算。常量折叠局部优化数据结构优化根据数据结构的特点选择合适的数据结构，如使用哈希表代替数组进行查找等。公共子表达式消除消除重复计算的公共子表达式，减少计算量。循环不变量代码外提将循环不变量代码移出循环体，减少循环次数。函数内联将小的函数直接嵌入到调用点，避免函数调用的开销。全局优化06目标代码生成123目标代码生成是编译器的一个重要阶段，它负责将源代码转换成机器可以执行的指令。目标代码生成器通常采用三地址码作为中间表示，三地址码是一种类似于汇编语言的控制流程图。目标代码生成器需要考虑许多因素，如指令集、寻址模式、寄存器分配等，以确保生成的代码高效、正确和可优化。目标代码生成概述寄存器分配的目标是减少内存访问次数，提高指令执行速度。常见的寄存器分配算法包括图着色法、线性扫描法和循环展开法等。寄存器分配是目标代码生成中的一项重要任务，它涉及到如何有效地使用有限的寄存器资源。寄存器分配1指令选择与调度指令选择与调度是目标代码生成中的另一