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《编译原理》课件.ppt

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*****************课程简介学习编译原理了解编译器如何将高级语言代码转换为可执行程序。理解编译过程学习编译器各个阶段的工作原理,如词法分析、语法分析、语义分析和代码生成。掌握编译技术学习常见的编译技术,如自顶向下语法分析、自底向上语法分析和编译器生成技术。什么是编译器?编译器是一种将高级编程语言(如C、C++、Java等)翻译成低级机器语言(如汇编语言)的软件程序。它充当高级编程语言和计算机硬件之间的桥梁,将人类可读的代码转换为计算机可执行的代码。编译器的作用将高级语言翻译成机器语言使程序员能够使用更易于理解和维护的高级语言进行编程。优化程序性能通过代码优化技术,提高程序的效率和速度。提供平台无关性编译器将源代码翻译成特定平台的机器语言,使程序能够在不同平台上运行。提高代码安全性编译器可以检测并报告代码中的错误,帮助程序员编写更安全的代码。编译器的工作流程1词法分析将源代码分解成一个个的单词,即词法单元,并生成词法单元流。2语法分析检查词法单元流是否符合编程语言的语法规则,并生成语法分析树。3语义分析检查语法分析树是否语义正确,并生成中间代码。4中间代码生成将语法分析树转换成一种更易于理解和优化的中间代码形式。5代码优化对中间代码进行优化,以提高目标代码的效率。6目标代码生成将优化后的中间代码转换成目标机器代码或汇编代码。编译器的基本组成词法分析器词法分析器扫描源代码,将字符序列分解成一个个单词或记号。它识别标识符、关键字、运算符等基本语法单元。语法分析器语法分析器根据词法分析器生成的记号流,检查代码是否符合语言的语法规则,并构建语法树。语义分析器语义分析器对语法树进行语义检查,判断程序是否符合语言的语义规则,并生成中间代码。代码生成器代码生成器将中间代码转换为目标机器码,并生成可执行文件。词法分析词法分析的作用词法分析器将源代码分解为有意义的记号,例如标识符、关键字、运算符和常量。词法分析的过程词法分析器使用有限自动机模型识别并分类每个字符,将它们组合成有意义的记号。词法分析的输出词法分析的输出是记号流,它包含识别出的每个记号及其属性,例如标识符的名称或常量的值。词法分析的实现词法分析器可以使用正则表达式、有限自动机等技术实现。语法分析1词法单元流将词法分析器输出的词法单元流作为输入2语法规则根据编程语言的语法规则,识别语法结构3语法树构建语法树,表示程序的语法结构语法分析器将词法分析器输出的词法单元流作为输入,根据编程语言的语法规则识别语法结构,构建语法树。语法树表示程序的语法结构,为后续语义分析和代码生成提供基础。语义分析1类型检查确保变量和表达式类型匹配2符号表管理存储变量和函数信息3语义规则验证检查代码是否符合语言规范4中间代码生成将代码转换为抽象形式语义分析是编译器的重要阶段,它检查源代码的语义是否正确,并为后续代码生成做准备。中间代码生成1优化中间代码简化2指令机器指令集3语义语义分析结果中间代码是源代码和目标代码之间的一个桥梁,方便进行代码优化和生成目标代码。代码优化删除冗余代码识别并删除不必要的代码片段,例如重复的语句、空操作和未使用的变量。循环优化改进循环结构,减少循环次数,例如将循环体中的计算移出循环,或使用更有效率的算法。表达式优化简化表达式,例如将常量表达式预先计算,或使用更有效的运算符。数据结构优化选择合适的数据结构,例如使用哈希表来提高查找效率,或使用树结构来降低存储空间。目标代码生成1代码优化经过代码优化后的中间代码将被转换为目标机器的指令集。2机器指令目标代码通常以机器指令的形式出现,可以直接由计算机执行。3目标文件最终生成的目标代码被存储在目标文件中,可以被链接器和加载器使用。符号表管理11.记录标识符信息保存标识符的名称、类型、作用域等信息。22.支持快速查找编译器需要快速查找标识符信息,以便进行语义分析、代码生成等操作。33.管理作用域不同作用域的标识符可能重名,符号表要能区分不同作用域的标识符。44.支持动态修改编译过程中,可能需要添加新的标识符或修改已有标识符的信息,符号表要能支持动态修改。错误处理检测错误编译器在词法分析、语法分析和语义分析等阶段,可能会遇到各种错误。检测错误并及时报告给用户,帮助他们修正代码。错误恢复即使遇到错误,编译器也应该尽可能地恢复,尝试继续处理代码,避免出现级联错误,提高编译效率。错误信息编译器应该提供清晰、易懂的错误信息,帮助用户理解错误原

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