編譯原理第一章學習筆記

第1章 編譯程序的基本概念

1.1什麼是編譯程序

java中反編譯命令：javap

彙編語言本質上是一種助記符

編譯程序和解釋程序兩大不一樣：

• 編譯程序有目標程序而解釋程序沒有
  • 好比在C語言中，.exe就是目標程序
• 前者效率高然後者交互性好

1.2 編譯程序的邏輯結構

編譯程序分爲五個階段

• 詞法分析
  • 結果是一個token序列
• 語義分析
  • 結果是一個語義樹
• 語法分析
  • 結果是一個語法樹/中間代碼
  • 中間代碼形式與源語言和目標語言沒有關係

• ——————————————————以此爲界，上面是前端，下面是後端

• 優化處理

• 目標代碼生成

在編譯過程當中，編譯程序不斷地和符號表管理程序和錯誤處理程序打交道

1.3編譯程序的實現機制

遍：編譯程序對源程序或等價程序掃描的遍數

在整個編譯過程當中，看似掃描了五遍，其實只有兩遍，分別是對前端和後端進行的掃描

即第一遍：詞法分析、語法分析、語義分析。

第二遍：代碼優化和中間代碼生成

每遍中的各階段的工做是穿插進行的，例以下圖：

其中，語法分析器處於核心地位，每當語法分析器須要一個完整的語法單位時，便向詞法分析器請求一個Token。當接收到所須要的token以後，便調用語義分析器生成中間代碼。

1.4 編譯程序的生成方法

涉及三個語言：源語言、目標語言 和 編譯程序的實現語言

編譯程序的生成方法：

• 用：利用已有的編譯器
• 寫：本身動手寫一個
• 半用半寫：重寫現有編譯器的後端

自動生成編譯程序：

• 詞法分析程序生成器LEX
• 語法分析程序生成器YACC
• 編譯程序生成器

輸入：詞法規則、語法規則和語義解釋

1.5 編譯過程實例分析

對以下C語言程序進行編譯：

int a,b;
b = a + 2*5;

1.詞法分析：識別單詞並分類

詞法分析的結果是以token的形式傳給語法分析

2.語法分析：組詞成句並進行語法錯誤檢查

生成結果是一棵語法樹

分支語句由變量和表達式組成：

• 變量
• 賦值語句(expression)
  • 賦值語句能夠分紅項(item)/項之間的加減
  • 項能夠分紅因式(factor)/因式的乘除
  • 因式則能夠是具體的常數/變量

3.語義分析：分析各類語法成分

語義分析須要構建兩個東西——標識符的語義辭典（符號表）&語句的語義樹（中間語言）

符號表分爲：

• 名字
• 類型，好比整型int
• 種類，好比變量，常量，函數的名字等等，這裏是值value
• 地址，是一個指針

接下來是語義樹，和語法樹很相似，可是是徹底不一樣的，前者是描述語義信息，然後者描述的確實構成。

固然了，還能夠採用四元式的形式：

• 第一位是運算的符號
• 第二位是參與運算的第一個元素
• 第三位是參與運算的第二個元素
  • 若是是單元運算，這一位能夠用下劃線代替
• 第四位是存放運算結果的位置

4.優化：提升目標程序質量

爲了提升運算速度，這裏能夠進行的優化是將2*5直接運算出來，不須要特地爲它生成一條中間代碼。

下圖是對b=a+2*5優化以後的結果：

5.目標代碼生成

這裏採用彙編指令做爲目標代碼，對步驟四中的中間代碼對應生成三條彙編指令：

LD R,10 ;將10加載到寄存器中
ADD R,a ;將a與寄存器相加
ST R,b  ;將寄存器中的值存儲(store)到b中