編譯原理

一、編譯器概述

編輯器從邏輯上能夠分爲若干個階段，每一個階段將源程序從一種表示變換成另外一種表示。

以Pascal語言的 position := initial + rate * 60 爲例子介紹編譯的各個階段

1.1 詞法分析

詞法分析 又叫線性分析 或者 線性掃描

逐個讀取源程序的字符，把他們組成詞法記號（token）流，而且把詞法單元填入符號表。

在這個階段會刪除掉分隔記號的空格

1.2 語法分析

語法分析又叫 層次分析

將詞法記號流按照語法結構進行層次分組，造成語法短語，語法短語經常使用分析樹表示

1.2.1 層次結構遵循的規則

• 任何一個標識符都是表達式
• 任何一個數都是表達式
• 若是e**1和e2都是表達式，那麼
  e1 + e2

  e1 * e2

  (e1)

也都是表達式

1.3 語義分析

進行語義分析，生成語法樹

做用：

（1）進行語義檢查（其中包括類型檢查）、保證各部分能有意義的集合在一塊兒

（2）蒐集類型信息

1.4 中間代碼生成

通過語法分析和語義分析以後，某些編譯器生成源程序的顯式中間表示。

具有兩個性質： 易於產生、易於翻譯成目標程序

功能：

（1）需決定運算完成的次序。（疑問每一個語句之多一個算符）

（2）必須產生臨時變量名。（保留每一個語句的計算結果）

（3）必須處理控制流結構和過程調用

中間表示的經常使用形式： 三地址代碼。

1.4.1 三地址代碼

三地址代碼 由 三地址語句序列組成，最多三個操做數

1.5 代碼優化

試圖改進代碼，產生執行較快的機器代碼

1.6 代碼生成

生成可重定位的機器代碼或者彙編碼

功能：
（1）爲源程序所用的每一個變量選擇存儲單元 （寄存器分配）

（2） 將中間代碼生成等價的機器指令序列

1.7符號表管理

符號表 ：爲每個標識符保存一個記錄的數據結構，記錄的域是標識符的屬性（標識符的存儲分配、類型和做用域信息）

1.8 錯誤診斷與報告

每一個階段都有可能發現源程序的錯誤，在發現錯誤以後，該階段必須處理此錯誤，使得編譯能夠繼續進行，以便進一步發現源程序的其餘錯誤。

詞法分析階段 ：診斷當前被掃描的字符串不能造成語言的詞法記號。

語法分析階段：診斷記號流違反的語法規則。

語義分析階段：找到對所含操做無心義的結構。

1.九、編譯的總過程

二、階段分組（前端和後端）

在實際編譯器中，若干階段能夠組合在一塊兒，各階段之間的中間表示也無需顯示構成

一般將全部階段分爲前端和後端：

前端：只依賴於源程序，由幾乎獨立於目標機器的階段或者階段的一部分組成。

包括：詞法分析、語法分析、符號表創建、語義分析、中間代碼生成、部分代碼優化、與這些階段同時完成的錯誤處理。

後端：依賴於目標機器，通常獨立於源程序，而與中間代碼有關。

包括：代碼優化、代碼生成、伴隨這些階段的符號表操做和錯誤處理

三、遍

編譯的幾個階段經常使用 一遍掃描來實現，一遍掃描包括讀一個輸入文件和寫一個輸出文件

把幾個階段組成一遍，而且這些階段的活動能夠在該遍中交錯進行。例如：能夠把語法分析當作主導，當它須要記號時，調用詞法分析器去下一個記號。若是已經看出一個語法結構，語法分析器則激活中間代碼生成器，以完成語義分析和生成中間代碼。

四、翻譯器、編譯器、解釋器

翻譯器：可以將 一種語言（源語言）變換成另外一種語言（目標語言）的軟件。

編譯器：編譯器是一種翻譯器，將高級語言變換成一種低級語言的軟件。特色在於 目標語言比源語言低級

解釋器：也須要對源程序進行詞法、語法和語義分析,中間代碼生成。可是不生成目標代碼，而是直接執行源程序所指定的運算