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第 1 章 引论

1.1. 程序设计语言与编译

1. 程序设计语言

  • 高级语言
  • 汇编语言（机器语言的抽象）
  • 机器语言

2. 程序设计语言的转换

  • 翻译
    • 把某种语言源程序在不改变语义的条件下，转换成另一种语言程序
  • 编译
    • 专指由高级语言转换为低级语言
    • 编译的转换过程
      • 两阶段转换：编译 → 运行
      • 三个阶段的转换：编译 → 汇编 → 运行
  • 解释
    • 接收某高级语言的一个语句输入，进行解释并控制计算机执行，马上得到这句执行结果，然后再接受下一句
    • 不产生目标程序，一边解释一边执行

1.2. 编译程序概述 编译程序的工作

1. 词法分析

  • 任务
    • 输入源程序，对构成源程序的字符串进行扫描和分解，识别出一个个单词
    • 单词
      • 高级语言中有实在意义的最小语法单位
  • 词法分析按照词法规则，识别出正确的单词，转换成统一规格
    • 转换
      • 对基本字、运算符、界限符的转换
      • 标识符的转换
      • 常数的转换
      • 转换完成后的格式：（类号，类码）
    • 描述词法规则的有效工具是正规式和有限自动机

2. 语法分析（判断功能）

  • 任务
    • 由单词组成短语、子句、语句、过程、程序，构造语法分析树
  • 语法规则
    • 语言的规则，又称文法；规定单词如何构成短语、语句、过程和程序
  • 语法规则的表示
    • BNF: A::=B∣C\displaystyle{ A : : = B \mid C } 或 A→B∣CA\rightarrow B|C 读作“定义为”
  • 语法分析的方法
    • 推导 derive 和归约 reduce
      • 推导
        • 最右推导，最左归约
      • 归约
        • 最左推导，最右归约
<D>::=<T> <IDS>;<T>::=int∣real∣char∣bool<IDS>::=id∣<IDS>,id\begin{aligned} <D>&::=<T>\,<IDS>;\\ <T>&::=\mathbf{int|real|char|bool}\\ <IDS>&::=\mathbf{id}|<IDS>,\mathbf{id} \end{aligned} 
int a, b, c;
int a, b, c;
graph LR D{"<D>"} T{"<T>"} com1[,] com2[,] IDS1{"<IDS>"} IDS2{"<IDS>"} IDS3{"<IDS>"} int[int] id1[id] id2[id] id3[id] D-->T-->int semi[";"] D-->semi D-->IDS1-->IDS2-->IDS3 IDS1-->id1 IDS2-->id2 IDS2-->com1 IDS3-->id3 IDS3-->com2
%%{init: {'theme':'dark'}}%% graph LR D{"<D>"} T{"<T>"} com1[,] com2[,] IDS1{"<IDS>"} IDS2{"<IDS>"} IDS3{"<IDS>"} int[int] id1[id] id2[id] id3[id] D-->T-->int semi[";"] D-->semi D-->IDS1-->IDS2-->IDS3 IDS1-->id1 IDS2-->id2 IDS2-->com1 IDS3-->id3 IDS3-->com2

3. 语义分析和中间代码生成

  • 收集标识符的属性信息
    • 种属
    • 类型
    • 存储位置、长度
    • 值
    • 作用域
    • 参数和返回值信息
  • 语义检查

4. 优化

  • 为改进代码所进行的等价程序变换，使其运行的更快一些、占用空间更少一些，或者二者兼顾。

5. 目标代码生成

  • 目标代码生成以源程序的中间表示形式作为输入，并把它映射到目标语言。
  • 目标代码生成的一个重要任务是为程序中使用的变量，合理分配计算器。