《编译原理概述》课件.ppt

*******************编译原理概述编译原理是计算机科学的核心领域之一。它研究程序语言的翻译过程，从源代码到可执行代码的转换。什么是编译器将源代码转换为可执行代码的软件编译器是将高级编程语言编写的源代码转换为机器语言的软件工具。编译器的工作流程编译器将源代码进行词法分析、语法分析、语义分析、代码优化和目标代码生成等过程，最终生成可执行代码。编译器类型编译器可以分为交叉编译器、自编译器、优化编译器等多种类型，不同类型编译器适用于不同的应用场景。编译器的工作流程源程序源程序是用户编写的用高级语言编写的程序代码，它是编译器的输入。词法分析词法分析将源程序分解为一个个的单词，也就是一个个的词法单元，并识别出每个词法单元的类型。语法分析语法分析检查源程序的语法结构是否正确，并生成语法树。语义分析语义分析检查源程序的语义是否正确，包括类型检查、变量声明和使用等。中间代码生成中间代码生成将语法树转换为一种中间语言，以便于后面的优化和目标代码生成。代码优化代码优化对中间代码进行优化，以提高目标代码的效率。目标代码生成目标代码生成将优化后的中间代码转换为目标机器的机器语言代码。编译器的主要组成部分词法分析器识别源代码中的词法单元，例如标识符、关键字、常量等。语法分析器检查源代码的语法结构是否符合语法规则，并生成语法树。语义分析器检查源代码的语义是否正确，例如类型检查、变量作用域检查等。中间代码生成器将语法树转换为中间代码，以便于后面的代码优化和目标代码生成。源程序源程序是指用某种编程语言编写的，要被编译器处理的程序代码。源程序通常包含各种指令、数据定义、控制语句等，用于描述程序的功能和逻辑。源程序是编译器工作的输入，经过编译器处理后，最终生成可执行代码。词法分析1扫描逐个字符读取源代码。2识别将字符序列识别为词法单元（token）。3分类将词法单元归类为标识符、关键字、运算符等。4符号表存储识别后的词法单元信息。词法分析是编译过程的第一阶段，它负责将源代码转换为词法单元流。词法分析器使用正则表达式或有限自动机来识别词法单元。语法分析1分析句法结构语法分析器根据词法分析器提供的词法单元，检查代码是否符合语法规则，并构建语法树。2检查语法错误语法分析器会检测语法错误，例如缺少分号、括号不匹配、关键字使用错误等，并给出错误信息。3生成语法树语法分析器将代码结构以树形结构表示，方便后续语义分析和代码生成。语义分析1类型检查检查变量类型是否匹配2表达式求值计算表达式并得到结果3控制流分析检查控制流语句的正确性4数据流分析追踪数据在程序中的流动语义分析是编译器的一个关键阶段，它负责检查源代码的语义是否正确。语义分析检查程序的含义是否符合编程语言的规范，确保程序逻辑的正确性。中间代码生成中间代码是源程序的一种抽象表示，它独立于具体的机器体系结构，方便后续优化和生成目标代码。1目标代码生成将中间代码转换为目标机器上的可执行代码2代码优化对中间代码进行优化，提高代码效率3中间代码生成将语法树或抽象语法树转换为中间代码中间代码通常采用三地址代码或逆波兰表示形式，便于分析、转换和优化。代码优化优化目标提高代码执行效率，减少资源消耗，缩短程序运行时间。增强代码可读性和可维护性，便于理解和修改。优化方法消除冗余代码，简化逻辑结构，减少不必要的计算。使用更高效的数据结构和算法，优化内存管理和访问方式。目标代码生成1指令选择将中间代码转换为目标机器的指令集。2寄存器分配将变量和常量分配到目标机器的寄存器中。3代码优化对生成的代码进行优化，以提高效率。4目标代码输出生成可执行的目标代码文件。目标代码生成是编译过程的最后一步，它将中间代码转换为目标机器可以执行的机器代码。这个过程需要考虑目标机器的指令集、寄存器分配、代码优化等因素。符号表管理11.数据存储符号表存储程序中变量、函数、常量等信息。22.类型信息包括数据类型、大小、范围等信息。33.访问控制管理变量和函数的作用域和可见性。44.错误检测帮助编译器识别重复定义或未定义的变量。错误检测和诊断语法错误语法错误会导致编译器无法理解代码。语义错误语义错误是指代码语法正确，但逻辑错误。运行时错误运行时错误是指程序执行过程中出现的错误。编译器的设计与实现11.需求分析首先要确定编译器的目标语言和目标平台，并分析目标语言的语法和语义，设计编译器的总体架构。22.代码编写根据设计文档，使用适当的编程语言编