编译原理考试复习指导

写作背景

20考研复试中，上海大学复试科目为编译原理和C++，特此写篇文章，疏通编译原理这门课，将课程中的重难点梳理一遍。本文章以应试为主。PS:本文也可用作期末考试复试

课程要点

课程的核心就是5个基本流程：

以这5个流程为基准，一一展开介绍。

序言

概念上，有时会把编译程序分为编译前端和编译后端。前端主要由与源语言相关但与目标机无关的那些部分组成，也就是前三个流程。后端是那些与目标机有关的部分，5个流程中后两个流程。

编写的代码在计算机运行之前，需要计算机完成一个翻译的过程。通常翻译程序是指这样一个程序，可以将源语言程序变为目标语言程序，并且后者与前者在逻辑上等价。翻译程序主要分为编译程序和解释程序。当源语言是诸如C，Java这样的“高级语言”，目标语言是诸如汇编语言或机器语言等“低级语言”时，这样的翻译程序是编译程序；解释程序是指以某高级语言写的源程序作为输入，但不产生目标语言，而是边解释边执行源程序的过程。编译程序与解释程序最大的区别就是是否生成目标代码。

词法分析

词法分析的任务是由词法分析器接受输入的源程序，对源程序进行词法分析，从左至右逐个字符地对源程序进行扫描，识别出一个个的单词符号，供语法分析器使用。词法分析是基于正则文法（又称3型文法）进行的，工具是正规式和有限自动机。

单词符号一般分为下列5种：关键字（例如C语言中if  while  for)，标识符（变量名，数组名等），常数，运算符，界符。

状态转换图

转换图是一张有限方向图，结点表示状态，用圆圈表示。一张状态装换图只含有邮箱哦状态，其中一个被认为是初态，而且实际上至少需要有一个终态（用双圈表示）。

一个转换图可以用于识别（接受）一定的字符串

正规式

正规式和正规集的递归定义：

（1）ε 和 Ф 都是 Σ 上的正规式，他们所表示的正规集分别为{ ε }和  Ф

（2）任何 a ∈ Σ ,a 是 Σ 上的一个正规式，他所表示的正规集是{ a }

（3）假定任意U 和 V都是 Σ 上正规式，他们所表示的正规集分别记为L( U )和L( V )，那么( U | V )、( U V )和( U )*也都是正规式，他们所表示的正规集分别为L( U ) ∪ L( U )、L( U )L( V ) 和 (L( U ))*（闭包）

(注：ε 为空串，即长度为0的字符串，对应的正规集为{ ε } ; { }为空集）

仅由有限次使用上述三步骤而得到的表达式才是 Σ 上的正规式。仅由这些正规式所表示的字符集才是 Σ 上的正规集

 

例如：令 Σ  = { a,b },下面是 Σ 上对应的正规式和正规集

正规式                       正规集

ba*                             Σ 上所有以b为首后跟任意个a的字

a(a|b)*                        Σ 上所有以a为首的字

 

若两个正规式所表示的正规集相同，则认为两者等价

有限自动机

表示方式：五元式、状态转换图、状态转换矩阵

非确定的有限自动机（NFA）

非确定的有限自动机M 是一个五元式

特点①初态有一个或多个②终态有零个或多个③箭弧上的标记可以是Σ*上一个字④允许一对多映射

确定的有限自动机（DFA)

 

特点①初态只有一个②终态有零个或多个③箭弧上的标记是Σ上单个字符④单值映射

 

以一个具体的例子来展示NFA和DFA，一般而言词法分析中的大题是由正规式画出NFA，再将其变为最简DFA。

例：画出正规式(0|1)*0(0|1)1的DFA

 

  后面的待更

语法分析

语义分析和中间代码生成

代码优化

目标代码生成