編譯原理——概述

基本概念

• 編譯：把源程序轉換爲目標程序的過程

• 翻譯程序：掃描所輸入的源程序，將其轉換爲目標程序或者直接翻譯成結果
  
  • 編譯程序：即編譯器，將源程序翻譯成目標程序的翻譯器；源程序和數據分開處理
    
  • 解釋程序：解釋器，直接執行源程序的翻譯器，不生成目標程序，同時處理源程序和數據
• 翻譯過程
  • 高級語言程序——編譯程序——>低級語言程序
  • 彙編語言——彙編程序——>機器語言程序
• 編譯的階段和任務

• 分析階段
  * 語法分析
  * 詞法分析
  * 語義分析
• 綜合階段
  * 中間代碼生成
  * 代碼優化
  * 目標代碼生成
• 符號表的管理
• 錯誤診斷和處理

• 分析階段：對源程序進行結構分析和語義分析，從而把源程序正文轉換爲某種內部表示形式

  • 語法分析：依次讀入源程序的每個字符，對構成源程序的字符進行分解，並識別出來特殊的字符串，例如變量名等

    • 空格：被刪去
    • 註釋：被跳過
    • 識別出來的標識符放入符號表，並對某些加上屬性值

  • 詞法分析：層次結構分析，根據語法進行分組

  • 語義分析：對語句的意義進行檢查

    • 類型檢查：
      • 每個運算符和運算對象是否符合要求
      • 數組下標是否合法
      • 形參實參是否匹配，類型是否匹配

• 綜合階段

  • 中間代碼生成：一種抽象的機器程序
  • 代碼優化：對代碼進行改進，使其佔用空間少，運行速度快
  • 目標代碼生成：一般生成可以重定位的機器代碼或者彙編語言代碼
    • 對程序使用的每個變量要指定存儲單元
    • 對變量進行存儲器分配

• 符號表管理

  • 記錄源程序使用的標識符
  • 收集每個標識符的各種屬性信息

• 錯誤處理

  • 詞法分析檢測出來的非法字符錯誤
  • 語法分析出來的不符合語法規則錯誤
  • 語義分析出來的操作無意義的結構
  • 代碼生成程序檢測出來的目標程序區超範圍，計算機容量限制等

• 其他概念：

  • 前端：編譯程序中與源程序語言有關，與目標機器無關的部分
  • 後端：編譯程序中與目標機器有關的部分
  • 遍：對源程序或者中間形式從頭到尾掃描一遍，並作加工處理，生成新的中間形式或者目標程序
    

• 預處理器：

  • 宏處理器：主要處理宏定義和宏調用
  • 文件包含：主要把文件的包含聲明擴展爲程序正文
    • 例如用#include <stdio.h>時，就用stdio.h的內容替換此語句
  • 語言擴充：用更先進的控制流和數據結構來增強原來的語言。

• 彙編程序

  • 助記符表示操作碼。標識符表示存儲地址

• 連接裝配程序：

  • 讀入：
    • 讀入可重定位的機器代碼
    • 修改重定位地址
    • 把修改後的指令和數據存放在適當的地方或者形成可執行文件
  • 連接
    * –把幾個可重定位的機器代碼文件連接成一個可執行的程序