【大学课件】编译原理和技术.pptVIP

**********************编译原理和技术编译器将高级编程语言翻译成机器语言，使计算机能够理解和执行程序。编译原理涉及语法分析、语义分析、代码生成等关键步骤。编译的基本过程1词法分析词法分析器扫描源代码并将其分解成有意义的词素。2语法分析语法分析器检查词素序列是否符合编程语言语法规则，并构建抽象语法树。3语义分析语义分析器检查代码是否具有逻辑上的意义，并进行类型检查和符号表管理。4中间代码生成中间代码生成器将抽象语法树转换为一种独立于机器的中间表示形式。5代码优化优化器分析中间代码，并进行各种优化，以提高代码的效率和性能。6目标代码生成目标代码生成器将优化后的中间代码转换为特定机器的机器指令。词法分析词法分析流程词法分析器接收源代码，逐个字符扫描并识别出一个个单词。词法分析的步骤词法分析的主要步骤包括：扫描、匹配模式、生成词法单元。词法单元类型词法分析器将识别出的单词分类，例如：关键字、标识符、运算符、常量等。语法分析语法分析的作用语法分析器检查源代码是否符合编程语言语法规则。它将代码分解成语法树，以便后续处理。语法分析的类型自顶向下分析使用语法规则从开始符号推导出输入字符串。自底向上分析将输入字符串解析成语法树。语义分析11.类型检查检查变量和表达式的类型是否匹配，确保代码逻辑正确。22.变量作用域确定变量在程序中可访问的范围，避免冲突和错误。33.语义错误检测例如，访问未定义的变量或调用不存在的函数等错误。44.中间代码生成将源代码转换为机器可理解的中间代码，为后续优化和代码生成做准备。中间代码生成独立于机器中间代码通常是平台无关的，便于移植到不同的目标机器。易于优化中间代码比源代码更抽象，更便于进行代码优化。提高编译器效率将编译过程分成多个阶段，每个阶段处理不同的任务，提高编译器效率。代码优化效率提升减少代码大小，提高程序执行速度。代码质量优化代码结构，提高代码可读性。资源利用节省内存，降低程序对硬件资源的占用。目标代码生成机器指令目标代码通常是机器指令序列，可以直接被计算机执行。它由汇编语言代码经过汇编器处理后生成。可执行文件编译器还可以生成可执行文件，它包含目标代码以及其他必要信息。例如，操作系统和库函数的加载地址等。编译器的结构编译器通常由多个模块组成，每个模块负责完成编译过程中的特定任务。这些模块之间相互协作，将源代码转换为目标代码。词法分析器语法分析器语义分析器中间代码生成器代码优化器目标代码生成器自顶向下的语法分析从开始符号开始自顶向下语法分析从开始符号开始，逐步推导输入字符串。使用语法规则根据语法规则，将开始符号逐步替换为其他符号，直到匹配输入字符串。递归下降分析对于每个非终结符，使用一个递归函数进行分析，根据语法规则进行匹配。回溯机制当匹配失败时，需要回溯到上一步，尝试不同的替换规则。自底向上的语法分析1归约将输入符号串逐步归约成语法树2移进将输入符号移入分析栈3状态机根据当前状态和输入符号决定动作自底向上的语法分析方法也称为移进归约分析，通过识别输入符号串中的语法结构，逐步将其归约成语法树，最终验证输入符号串是否符合语法规则。符号表数据结构符号表通常使用哈希表或树结构实现，以实现快速查找。作用符号表存储程序中标识符的信息，如变量名、函数名、常量等，并提供快速访问这些信息的功能。编译过程中的角色在编译过程中，符号表被用作标识符信息的中央存储库，为词法分析、语法分析和语义分析提供支持。错误处理11.检测错误编译器会识别并报告源代码中的错误，例如语法错误、语义错误或类型错误。22.错误恢复在检测到错误后，编译器会尝试继续解析代码，尽可能地生成可执行代码。33.错误消息编译器会向用户提供清晰且有用的错误消息，帮助他们理解错误的原因并进行修复。44.错误处理策略不同编译器采用不同的错误处理策略，例如停止编译、忽略错误或进行部分恢复。函数调用与参数传递函数调用过程函数调用需要将参数值传递给被调用函数。参数传递方式会影响函数执行结果。参数传递方式常见参数传递方式包括值传递、引用传递和指针传递。栈帧管理函数调用会创建一个新的栈帧，用于保存局部变量和参数。存储管理内存分配编译器需要管理内存，为程序中的变量和数据结构分配空间。分配策略包括静态分配、堆栈分配和堆分配。内存回收当不再需要分配的内存时，编译器必须回收这些内存。回收方法包括手动回收和自动垃圾回收。内存管理效率内存管理的效率直接影响程序