编译原理-陈火旺版-第二章

编译原理-陈火旺版-第二章目录引言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引言编译程序01将高级语言编写的源程序转换成等价的低级语言程序，并生成可执行的目标程序的程序。编译程序分类02根据目标语言和源语言的关系，编译程序可以分为正向编译和反向编译。正向编译是指将高级语言转换成低级语言，而反向编译是指将低级语言转换成高级语言。编译程序的组成03编译程序通常由词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成等部分组成。编译程序的基本概念词法分析将源程序分解成一个个的单词或符号，并为其分配相应的属性。语法分析根据语法规则将单词或符号序列组合成语法结构，并判断其是否符合语法规则。语义分析对语法结构进行语义检查，包括类型检查、类型转换等。中间代码生成将源程序的语法结构转换成中间代码，通常为三地址代码。代码优化对中间代码进行优化，以提高目标代码的执行效率。目标代码生成将中间代码转换成目标机器语言代码，并生成可执行文件。编译程序的基本工作过程02词法分析03词法分析的结果是生成一个标记（token）的序列，这些标记对应于源代码中的关键字、标识符、常量、运算符等。01词法分析是编译过程的第一阶段，负责将源代码分解成一个个的单词或符号。02词法分析器通常被称为扫描器或词法器，它按照源代码的字符顺序逐个读取字符，并识别出其中的单词或符号。词法分析概述状态机用于实现识别函数，根据当前状态和输入字符确定下一个状态和输出的标记。识别函数根据当前读取的字符和词法规则，判断下一个字符应该属于哪个单词或符号。词法规则定义了源代码中可能出现的单词或符号，以及如何识别它们。输入源代码字符串。输出标记（token）序列。词法分析程序的组成确定词法规则和状态机，编写识别函数。设计编写代码实现状态机，完成词法分析器的构建。实现对词法分析器进行测试，确保其能够正确地识别源代码中的单词和符号。测试词法分析程序的设计与实现03语法分析语法分析是编译过程中的重要阶段，其任务是将源程序分解成一系列的语法短语，并确定这些短语之间的结构关系。语法分析的目的是为了理解源程序的语法结构，从而生成相应的中间代码或目标代码。语法分析的方法可以分为自顶向下的分析和自底向上的分析两种。010203语法分析概述自顶向下的语法分析01自顶向下的语法分析是从文法的起始符号出发，逐步推导出目标符号的过程。02常用的自顶向下的分析算法有预测分析、LR分析等。自顶向下的分析方法适合于左递归文法的处理，但在处理右递归文法时可能会出现问题。03123自底向上的语法分析是从文法的最底层出发，逐步归约到起始符号的过程。常用的自底向上的分析算法有移进-规约、LR(0)、SLR(1)、LALR(1)等。自底向上的分析方法适合于右递归文法的处理，但在处理左递归文法时可能会出现问题。自底向上的语法分析04中间代码生成

中间代码生成概述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。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，提高编译效率和生成代码的质量。中间代码的形式常见的中间代码形式包括三地址代码、抽象语法树（AbstractSyntaxTree,AST）等。三地址代码定义三地址代码是一种中间代码形式，由一系列的三元式（或四元式）组成，每个三元式包含操作符、操作数1、操作数2和结果四个部分。三地址代码的特点三地址代码具有高度规范化、结构简单、易于分析和优化等特点，是编译器设计中常用的中间表示形式。三地址代码的生成方法常见的三地址代码生成方法包括直接生成法、遍历语法树生成法等。010203三地址代码的生成循环结构的识别编译器需要识别出源程序中的循环结构，以便进行优化。循环结构的优化方法常见的循环结构优化方法包括循环展开、循环合并、循环嵌套等，可以提高循环的执行效率。循环结构优化的度量循环结构优化的度量标准包括执行时间、空间复杂度、可读性和可维护性等。循环结构的优化05代码优化010203代码优化是编译器的一个重要组成部分，旨在改进生成代码的性能和质量。代码优化的目的是在保持程序语义不变的前提下，通过修改程序的结构和算法，以更高效的方式实现相同的功能。代码优化可以分为局部优化和全局优化两类。代码优化概述在编译时计算常量表达式的值，避免在运行时进行计算。常量折叠将计算出的常量值传播到程序的其他部分，以减少运行时的计算。常量传播通过共享计算结果来避免重复计算。减少冗余计算将函数体直接嵌入到调用点，以减少函数调用的开销。内联函数局部优化循环展开循环不变量代码外提死代码消除无用代码删除全局优化将循环的迭代次数展开，以减少循环的开销。删除程序中永远不会被执行的代码。将循环中的某些代码移到循环外部，以减少循环内部的计算。删除程序中不会产生任何输出的代码。06目标代码生成目标代码生成是编译过程的核心环节，其任务是将中间代码转换成等价的机器代码或汇编代码。目标代码应具有良好的可移植性和可维护性，同时要充分利用目标机器的指令集和体系结构特点。目标代码生成需要考虑代码优化问题，以提高生成代码的执行效率和减小程序体积。目标代码生成概述确定目标代码的格式根据目标机器的指令集和体系结构，设计目标代码的指令格式和汇编语言格式。设计代码生成算法根据中间代码的特点，选择合适的算法将中间代码转换成目标代码。设计代码优化算法在生成目标代码的过程中，应用各种优化技术以提高代码的执行效率和减小程序体积。代码生成器的设计030