西安邮电大学《编译原理》2023-2024学年第一学期期末试卷

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2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在词法分析中，有限自动机是一种常用的模型。关于确定有限自动机（DFA）和非确定有限自动机（NFA），以下描述不正确的是：（）A.DFA的每个状态对于输入符号的转移是唯一确定的，而NFA不是B.任何NFA都可以转换为等价的DFA，且转换过程是唯一的C.DFA的识别能力与NFA相同，都能识别相同的语言D.在实际应用中，DFA通常比NFA更易于实现和优化2、语法分析是编译原理中的重要环节，它用于检查源程序的语法结构是否正确。以下关于语法分析的描述中，错误的是？（）A.语法分析器的主要任务是根据给定的语法规则，分析源程序的语法结构是否符合要求B.语法分析可以使用自顶向下分析和自底向上分析两种方法，其中自顶向下分析又可以分为递归下降分析和LL(1)分析等C.语法分析器在分析过程中，如果发现源程序存在语法错误，应该能够准确地报告错误的位置和类型D.语法分析器的输出是一棵语法树，这棵语法树可以直接作为语义分析器的输入3、在编译原理中，词法分析器可以使用有限自动机来实现，也可以使用正则表达式来描述单词的模式。以下关于正则表达式的描述中，错误的是？（）A.正则表达式是一种用于描述字符串模式的形式化方法，它可以用有限自动机来表示B.正则表达式可以用于描述各种单词的模式，如标识符、关键字、运算符等C.正则表达式的语法比较简单，容易学习和使用D.正则表达式只能用于描述简单的字符串模式，对于复杂的模式无法描述4、中间代码优化中，强度削弱是一种常见的优化方法，以下关于强度削弱的描述，错误的是？（）A.将复杂的运算替换为简单的运算B.例如将乘法运算替换为加法运算C.不会改变程序的结果D.对所有程序都能进行有效的强度削弱5、在代码生成中，寄存器分配是一个重要问题。以下关于寄存器分配的说法，错误的是：（）A.寄存器分配的目标是充分利用有限的寄存器资源，提高程序的执行效率B.图着色算法是一种常用的寄存器分配方法C.寄存器分配时需要考虑变量的使用频率和生命周期D.寄存器分配只在目标代码生成的初期进行，后续不再调整6、语义分析是编译原理中的关键步骤，它用于检查源程序的语义是否正确。以下关于语义分析的描述中，错误的是？（）A.语义分析器的主要任务是根据给定的语义规则，分析源程序的语义是否符合要求B.语义分析可以包括类型检查、变量作用域检查、表达式求值等方面的内容C.语义分析器在分析过程中，如果发现源程序存在语义错误，应该能够准确地报告错误的位置和类型D.语义分析器的输出是一个包含所有语义信息的中间代码，这个中间代码可以直接作为目标代码生成器的输入7、在符号表的实现中，采用链表存储符号信息时，以下关于链表的描述，不正确的是？（）A.插入和删除操作比较方便B.查找操作的效率较低C.适合符号数量较少的情况D.链表的存储空间利用率高8、对于编译原理中的语法分析器自动生成工具YACC，以下说法错误的是：（）A.YACC可以根据用户提供的文法规则自动生成语法分析器的代码B.使用YACC可以大大提高语法分析器的开发效率C.YACC生成的语法分析器代码是不可修改和定制的D.YACC通常与词法分析器生成工具LEX配合使用9、语法分析中的LL(1)文法具有一定的特性，以下关于LL(1)文法的描述，错误的是？（）A.可以进行自顶向下的预测分析B.第一个L表示从左到右扫描输入C.第二个L表示最左推导D.1表示分析时最多向前查看一个符号10、在编译原理中，代码生成器的设计需要考虑多种因素。以下关于代码生成器设计的说法，错误的是：（）A.代码生成器需要根据目标机器的指令集和架构，生成高效的机器代码B.代码生成器应该尽量利用目标机器的特性，如特殊的寄存器和指令C.代码生成器的设计可以采用基于模板的方法或基于语法树的方法D.代码生成器的设计不需要考虑目标机器的存储体系和内存管理方式11、在代码生成阶段，为了生成高效的目标代码，需要考虑指令选择和地址分配等问题，以下关于指令选择的原则，错误的是？（）A.选择执行速度快的指令B.优先使用功能复杂的指令C.考虑指令的长度和编码效率D.结合寄存器的使用情况选择指令12、语法分析的自顶向下方法中，LL(1)文法的First集和Follow集的作用是？（）A.构建预测分析表B.确定推导顺序C.检查语法错误D.优化文法13、对于编译原理中的代码优化级别，以下关于局部优化和全局优化的描述，哪一个是准确的？（）A.局部优化主要针对单个基本块内的代码进行优化，而全局优化考虑整个程序的控制流和数据流B.全局优化的效果总是比局部优化好，因此在编译过程中应优先进行全局优化C.局部优化和全局优化是相互独立的，进行全局优化时不需要考虑局部优化的结果D.局部优化只关注指令的优化，而全局优化还涉及数据结构和算法的改进14、对于自底向上的算符优先分析法，若存在归约-归约冲突，可能的解决方法是？（）A.引入新的算符B.改变优先关系C.提取左因子D.以上都不对15、中间代码生成时，对于控制流语句（如if-else、while等）的处理，以下说法不正确的是？（）A.需要生成相应的跳转指令B.控制流的表示方式对后续优化有影响C.不同的编程语言控制流的语法结构相同D.控制流的处理需要考虑程序的逻辑结构二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释在编译过程中如何处理代码的字符串操作的SIMD指令优化，分析其性能提升潜力。2、（本题5分）详细阐述在编译过程中如何处理代码的整数除法和乘法的优化，考虑硬件特性和算法选择。3、（本题5分）说明编译过程中的代码生成中的地址计算优化，包括数组访问、指针操作和结构体成员访问的地址计算。4、（本题5分）论述在编译优化中，如何利用代数恒等式进行表达式优化，举例说明常见的代数优化规则和应用场景。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）分析一个包含异常处理机制的C++程序，说明编译时如何生成相应的代码来处理异常的抛出和捕获，以及对程序控制流的影响。2、（本题5分）有一个使用C语言枚举类型和typedef定义新类型的程序，详细探讨编译时枚举值的范围、typedef的作用以及对代码可读性和可维护性的影响。3、（本题5分）分析一个使用const修饰符和volatile修饰符的程序，探讨编译器如何处理这两种修饰符对变量的访问和优化，以及在多线程环境中的作用。4、（本题5分）分析一个使用C语言的位操作和移位操作来实现数据编码和解码的程序，探讨编译器如何优化这些位级运算和处理不同的字节序问题。5、（本题5分）分析一个使用宏定义和条件编译的程序，探讨编译器如何根据预定义的条件进行代码的选择和生成，以及对代码可读性和可维护性的影响。四、综合题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）对于一个包含并行计算结构（如OpenMP或CUDA）的程序，阐述在编译过程中如何将并行部分转换为可执行的代码。在词法和语法分析中如何识别并行指令，语义分析中如何进行任务分配和数据依赖分析，中间代码生成时如何表示并行任务，以及在代码优化阶段如何提高并行执行的效率和数据局部性。同时，考虑如何处理并行带来的同步和通信问题，以及在不同硬件平台上的适应性。2、（本题10分）考虑一个支持并行化的语言，其中包括线程安全和数据竞争的概念。描述如何在编译时检测和避免数据竞争，以及如何确保线程安全的代码生成。解释同步机制（如锁、信号量）的插入策略和优化方法。给出一个包含多线程操作和共享数据的程序示例，并展示编译生成的相关代码和优化措施。3、（本题10分）给定一个使用了内存池和对象缓存技术的程序，解释在编译过程中如何优化这些资源管理操作