1、编译原理 Compiler Principles,刘玉葆 L 中山大学计算机科学系,课程要求,教学方式：理论(59)+实践(13) 考核方式：考试(70%)+作业和实验(30%) 先修课程:离散数学数据结构汇编语言程序设计语言 参考书籍： 吕映芝等，编译原理，清华大学出版社 陈火旺等，程序设计语言编译原理，国防工业出版社 李建中等译，编译原理，机械工业出版社（美Alfred V.Aho,Ravi Sethi,Jeffrey D.Ullman，Compilers:Principles,Techniques,and Tools）,第1章 引论,什么是编译程序 编译程序的工作过程编译程序的结构 编译
2、程序的组织方式 编译程序的自展、移植和自动化编译程序的编写系统并行编译程序本章小结,翻译程序,程序设计语言 1、低级语言：机器语言、汇编语言 特点：用机器语言编写程序难写、难读、难修改、编写程序的效率低下 2、高级语言：FORTRAN1、C语言等 特点：独立与机器、接近自然语言、编写程序难写、难读、难修改、编写程序的效率高翻译程序 计算机不能直接执行由用高级语言编写的程序，而只能执行机器语言程序，因此，用高级语言编写的程序必须由一个翻译程序翻译成机器语言程序。 翻译的方式：（1）编译方式；（2）解释方式,编译方式,先将源程序翻译成汇编语言或机器语言程序（目标程序），然后再执行它。,解释方式,和
3、编译方式不同，解释方式并不事先生成目标程序然后再执行，而是对源程序边解释边执行。,编译程序的工作过程,词法分析，扫描源程序，分解和识别出每个单词，并把单词表示成相应的机内表示。语法分析，把单词符号串分解成各类语法单位，如表达式、语句等。 语义分析，对源程序进行语义检查，保证标识符和常数的正确使用，为代码生成收集信息。 中间代码生成， 根据语义规则，将源程序表示成某种中间代码的形式，如三元式，四元式等。中间代码优化，调整和改变中间代码中某些操作的次序，最终生成更加高效的目标代码。目标代码生成，将中间代码转换成等价的目标代码。,词法分析,例. 某源程序片断如下： beginvar sum , fi
4、rst , count : real ;sum := first + count * 10 end.,保留字 begin 保留字 var 标识符 sum (id1) 逗号 , 标识符 first (id2) 逗号 , 标识符 count (id3) 冒号 : 保留字 real 分号 ; 标识符 sum 赋值号 := 标识符 first 加号 + 标识符 count 乘号 * 整数 10 保留字 end 界符 .,id1:=id2+id3*10,语法分析,赋值语句,标识符,表达式,表达式,+,表达式,表达式,标识符,整数,标识符,:=,表达式,*,id1:=id2+id3*10 的语法树,id1
5、 sum,id2 first,id3 count,10,:=,id1,+,id2,*,id3,10,（形式2）,（形式1）,语义分析,id1:=id2+id3*10 的语法树,:=,id1,+,id2,*,id3,10,中间代码生成以及优化,源程序 sum := first + count * 10 生成的中间代码可以是： ( inttoreal 10 - t1 ) ( * id3 t1 t2 ) ( + id2 t2 t3 ) ( := t3 - id1),四元式：（运算符，运算对象1，运算对象2，结果）,优化后的代码 ( * id3 10.0 t1 ) ( + id2 t1 id1 ),目
6、标代码生成,( * id3 10.0 t1 ) ( + id2 t1 id1 ),sum := first + count * 10,MOVF id3, R2 MULF #10.0, R2 MOVF id2, R1 ADDF R1, R2 MOV R1, id1,编译程序的结构,表格处理程序,出错处理程序,源程序,语法分析程序,语义分析成程序,中间代码生成程序,中间代码优化程序,目标代码生成程序,词法分析程序,目标程序,编译程序的组织方式,1、前端和后端 前端，主要依赖源程序，通常包括词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成和中间代码优化。 后端，主要依赖硬件系统和机器指令系统，包括目标代码
7、生成。2、分遍 遍：对源程序或中间代码程序，从头至尾扫描一次并完成所规定的工作称为一遍。分遍的优点：多遍功能独立，相互联系简单，逻辑结构清晰。缺点：增加了编译程序的长度和编译时间。,编译程序的自展、移植与自动化,1、高级语言的自编译性高级语言的自编译性，是指可以用这个语言来编写自己的编译程序。 2、编译程序的自展技术 具有自编译性的语言可以按照自展技术来构造其编译程序。将源语言L分解成核心部分L0 与扩充部分L1,L2,Ln，使得对核心部分L0的一次或多次扩充得到源语言L 3、编译程序的移植 编译程序可以通过移植得到。 4、编译程序的自动化 Lex：词法分析生成器 Yacc：语法分析生成器,编
8、译程序编写系统,将有助于减轻编写翻译程序（包括编译程序、汇编程序、解释程序）工作的任何软件系统或工具包，统称为翻译程序编写系统（Translator Writing System, TWS）。TWS的目的在于简化编译程序的实现。因此，TWS通常包含了编译程序所必须执行的各种基本操作，如建立、查找符号表，生成目标代码，出错处理等操作。TWS可分为三类。（1）自动产生编译程序；（2）面向语法的符号加工程序；（3）可扩充语言组成的集合。,并行编译程序,串行编译程序：适合于SISD结构计算机的编译程序。 并行编译程序：适合于SISD和MIMD结构计算机，并具有并行处理功能的编译程序。 并行编译程序主要实现对并行语言的翻译。 SISD 单指令流单数据流，传统的单处理机属于SISD计算机。 MIMD 多指令流多数据流，包括了大多数多处理机及多计算机系统。我国的YH-II型计算机是这种类型的计算机。,小结,编译程序功能 编译程序工作过程 编译程序结构 编译程序组织方式 编译程序的自编性，自展性以及自动化 编译程序的编写系统 研究前沿：并行编译习题一： 1.4. 1.5.,
