编译原理——概述

基本概念

• 编译：把源程序转换为目标程序的过程

• 翻译程序：扫描所输入的源程序，将其转换为目标程序或者直接翻译成结果
  
  • 编译程序：即编译器，将源程序翻译成目标程序的翻译器；源程序和数据分开处理
    
  • 解释程序：解释器，直接执行源程序的翻译器，不生成目标程序，同时处理源程序和数据
• 翻译过程
  • 高级语言程序——编译程序——>低级语言程序
  • 汇编语言——汇编程序——>机器语言程序
• 编译的阶段和任务

• 分析阶段
  * 语法分析
  * 词法分析
  * 语义分析
• 综合阶段
  * 中间代码生成
  * 代码优化
  * 目标代码生成
• 符号表的管理
• 错误诊断和处理

• 分析阶段：对源程序进行结构分析和语义分析，从而把源程序正文转换为某种内部表示形式

  • 语法分析：依次读入源程序的每个字符，对构成源程序的字符进行分解，并识别出来特殊的字符串，例如变量名等

    • 空格：被删去
    • 注释：被跳过
    • 识别出来的标识符放入符号表，并对某些加上属性值

  • 词法分析：层次结构分析，根据语法进行分组

  • 语义分析：对语句的意义进行检查

    • 类型检查：
      • 每个运算符和运算对象是否符合要求
      • 数组下标是否合法
      • 形参实参是否匹配，类型是否匹配

• 综合阶段

  • 中间代码生成：一种抽象的机器程序
  • 代码优化：对代码进行改进，使其占用空间少，运行速度快
  • 目标代码生成：一般生成可以重定位的机器代码或者汇编语言代码
    • 对程序使用的每个变量要指定存储单元
    • 对变量进行存储器分配

• 符号表管理

  • 记录源程序使用的标识符
  • 收集每个标识符的各种属性信息

• 错误处理

  • 词法分析检测出来的非法字符错误
  • 语法分析出来的不符合语法规则错误
  • 语义分析出来的操作无意义的结构
  • 代码生成程序检测出来的目标程序区超范围，计算机容量限制等

• 其他概念：

  • 前端：编译程序中与源程序语言有关，与目标机器无关的部分
  • 后端：编译程序中与目标机器有关的部分
  • 遍：对源程序或者中间形式从头到尾扫描一遍，并作加工处理，生成新的中间形式或者目标程序
    

• 预处理器：

  • 宏处理器：主要处理宏定义和宏调用
  • 文件包含：主要把文件的包含声明扩展为程序正文
    • 例如用#include 时，就用stdio.h的内容替换此语句
  • 语言扩充：用更先进的控制流和数据结构来增强原来的语言。

• 汇编程序

  • 助记符表示操作码。标识符表示存储地址

• 连接装配程序：

  • 读入：
    • 读入可重定位的机器代码
    • 修改重定位地址
    • 把修改后的指令和数据存放在适当的地方或者形成可执行文件
  • 连接
    * –把几个可重定位的机器代码文件连接成一个可执行的程序