传统编译原理

传统编译原理

计算机程序编译原理，把程序员员容易理解的高级语言程序代码流，翻译成计算机可执行的机器指令代码流。可以使用“一断、二比、三译”形象说明实质。

1、断。按照语言的语法规则扫描断词，结合文法词典，把程序字符串流，分解成为计算机语言能够识别的基本单元（标识词、运算符）。

2、比。从程序流中找出扩展标识词的定义，建立标识词结构，放入文法词典，服务于新的定义和函数程序代码的编译。程序语句、表达式里面使用的标识可以从词典中比较找到。

3、译。把函数程序文本字符串流中的算术表达式、赋值语句、控制语句，翻译成为计算机机器语言二进制代码流。

4、组装函数翻译后的二进制代码流，明确数据空间地址和大小，生成计算机裸机或操作系统可以执行目标代码。

 

 

 

 

 1、 翻译——将语言L1转换为逻辑上等价的语言L2

　　编译——将源程序（高级语言）翻译成目标程序（低级语言或机器语言）

　　汇编——将低级语言翻译成机器语言

　　解释（程序）——逐条翻译语句，并立即执行结果

 

2、 单词——关键字、标识符、常数、界符、运算符

　　　　单词 =  (单词种别码,单词自身值)

　　语法单位——短语、表达式、语句、子程序、程序

　　中间代码——四元式、三元式、逆波兰式、树式

      

 

 3、 初等数据类型——逻辑、数值、字符、指针

　　语法：是一组规则，规定了语言的形式结构，包括单词结构，句子结构，程序结构等。

　　　　 语法={词法规则+句法规则}

　　语义：也是一组规则，规定了各语法单位的确切含义。

　　语句

　　　　说明性语句——用于定义各种数据类型,变量,函数或过程.

　　　　可执行性语句——用于描述数据处理的过程和动作

4、 参数传递——传名、传地址、传值

         

 

 

 

 5、正规式

6、状态转换图

 

 

 

 

 　　是一有向图,由有限个结点及有向边连接而成;

　　每个结点称为状态;

　　状态图有一个初态，多个终态;

　　每条边上有相应的字符.

　　状态转换图用于表示单词结构从状态转换图的初态到终态间，每条路径上字符的连接,就构成了该状态图的合法单词.

　　可以表示单词规则,也可以用于识别单词

　　由三种结构构成 —— 分支结构、循环结构、终结点

 7、 确定有限自动机（DFM）和非确定有限自动机（NFM）

　　DFAM=(S, ∑, f,s0,Z)

　　状态集、符号集、单/多值映射函数、初态（1个）、终态集

　　DFAM  是  NFAM  的特例

 

 

 DFAM案例：

　

 

    NFAM案例：

          

 

 

 

 

 

8、 可识别单词的全体记为:L(M)

　　设 V 为字集,且 V0={ε}， 令 V*=V0∪V1 ∪ V2 ∪........ ，称V* 为V的闭包。 V+= V* - {ε}， 称V+ 为V的正则闭包。

9、 句子——由文法的开始符号出发通过0步或若干步推导产生的终结符号串

　　 　　若  S=>α，则α ∈VT *

　　  句型——由文法的开始符号出发通过0步或若干步推导产生的符号串

　　　　 若  S=>α，则α ∈(VT ∪ VN) *

10、语言——所有句子的集合，记为L(G)={α |S=>α, α ∈VT * }

　　　　一个语言的文法是不唯一的

11、句柄——一个句型的最左直接短语

　　 简单（直接）短语

　　 短语

　　 素短语——至少含有一个终结点，且除自身外不含有更小的素短语

       

 

 

 

12、 上下文无关文法——它定义的语法单位独立于该语法单位可能出现的环境

　　自然语言不是上下文无关文法，程序语言是上下文无关文法

　　G =(VT,VN,S,P)

　　终结符集、非终结符集、开始符号、产生式

 

13、最左推导——每次直接推导,对句型的最左非终结符实行替换

　　 最右推导——每次直接推导,对句型的最右非终结符实行替换

　　 解决语法二义性：E—>i*i+i

       

 

     14、语法分析方法_自下而上

　　根据文法,对输入字串进行归约,若能正确地归约 为文法的初始符号,则表示输入字串是合法的。典型方法是算符优先分析法。
　　规范归约（归约栈）——最右推导的逆过程（算符优先分析法）

　　　　(1)优先关系表

•  
• aQb a=b
• aQ a<FIRSTVT(Q)
• Qb LASTVT(Q)>b

　　　　(2)存在的问题

　　　　　　1.文法的左递归
　　　　　　2.文法的回溯

           

 

 

   

15、语法分析方法_自上而下

　　 从文法的初始符号进行推导,若能推导出与输入字串相同的句子,则表示输入字串是合法的。 典型方法是递归下降分析法。
　　 规范推导——最左推导的逆过程（递归下降分析法）

 

 

 

16、归约串——栈顶形成的某产生式候选

　　 可归约串（最左素短语）——可正确归约的归约串

17、语法树 —— 可以表示同一句型的多种推导，是多种推导的共性抽象；但未必代表了同一句型的所有推导

　　LL(1)文法（无回溯文法）——无二义性、无左递归

　　LR（0）<SLR（1）<LALR（1）<LR（1）

   

 

         　　　　    　　

18、消除左递归

   　　若 P→P α | β ，则  P→ β P ’，  P’ → αP ’ | ε  

19、 符号表的作用：用于纪录各种名字的信息, 并提供给编译各阶段使用

　　　　种属、类型、地址、长度、形参标志、其它信息

             

 

 

20、中间代码的特点: 结构简单，功能明确，易于优化，易于翻译。

21、语法制导翻译——在语法分析的每次归约或推导时，根据产生式的语义进行翻译的一种方法。

一些基本操作：

• newtemp( )　　 产生一临时变量;
• gen(操作符,操作数1,操作数2,结果) 　　 填入四元式表;
• fill( i,属性)　　   填入符号表;
• entry( i )　　     查符号表,返回 i 在符号表中的位置;
• backpatch( m,n) 　　 把 n 填入 四元式表第 m 个四元式中;

    　

 

 

 

 　　　 　 　　　　　　

22、语义动作——描述了一定的输入和一定的输出之间的对应关系。

24、基本块——顺序执行的中间代码序列，仅包含一个入口四元式和一个出口四元式。第一条四元式为入口四元式，最后一条四元式为出口四元式，中间部分不含转移四元式。

　四元式程序中所有基本入口四元式,包括:

            a)  程序的第一条四元式;

            b)  转移语句转移到的四元式;

            c)  条件语句之后的第一条四元式.

　基本块内可以进行以下几种优化:（优化手段:  DAG ）

  　　　　合并已知量，删除多余运算(公共子表达式)，删除无用赋值。

 

 

 25、回边——若有边b->a且a是b的必经结点，则b->a是回边

　　控制流程图——具有唯一首结点的有向图，简称为流图

　　必经结点——从流图首结点出发到达b的通路都必须经过点a，则称a是b的必经结点，记a DOM b

　　必经结点集——D(n)

　　

26、可归约流图——流图中去除回边后，构成无环路流图

　　 循环——对于回边b->a，包括a、b在内的，有通路到b而不经过a的所有结点构成一个循环

　　　　(1)  结点序列为强连通的;(任意两点间都有通路,且通路上的结点都属于结点序列)

　　　　(2)  结点序列中仅有一个入口结点.

　　 三种循环优化:代码外提，强度削弱，删除归纳变量。

27、引用--定值集ud[A]

　　　　如在 u 处引用了变量 A,则凡能到达 u 的 A 的所有定值点,构成了 A 在 u 处的引用--定值集 ,记为: ud[A].

•  
• IN[B] :  代表到达基本块 B 入口点时的各变量的所有定值点集
• OUT[B]:代表到达基本块 B 出口点时的各变量的所有定值点集
• GEN[B]:表示 B 中所定值的且到达 B 之后的定值点集
• KILL[B]: 表示属于 B 外的定值点,而这些定值点所定值的变量，在B中又被重新定值

          这几个集合满足如下方程:

•  
• OUT[B]=(IN[B]  - KILL(B)) ∪ GEN[B]
• IN[B] = OUT[p1] ∪ OUT[p2] ∪...... ∪ OUT[pk]
• p1 , p2...... pk  为B的前趋结点

 　　 该方程即为到达--定值方程,求解该方程,得到IN[B]。

28、不变运算——对于循环中的语句 A:= B op C, 若 B 及 C 均为常量,或者为循环中未改变的变量, 那么每次循环 A的值都一样,称A:= B op C为不变运算.

　　　　运算对象是常量；
　　　　运算对象的定值点均在循环外；
　　　　运算对象的再循环内的定值点均已被标记为不变运算；

29、基本归纳变量——若循环中对 B 只有唯一的递归赋值 B:=B+C 且 C 为循环不变量,则称 B 为循环的基本归纳变量

　　归纳变量——若B为基本归纳变量，而A在循环中的定值可以化归为B的线性函数: A:=C1*B+C2(C1 , C2为循环不变量)，则称A 为归纳变量,并称 A与 B同族

　　待用信息表——指针指向下一个引用的地方

　　　　设四元式(i) 对A定值且到达四元式( j)  ,四元式 ( j) 中引用 A ,则称 j 是四元式 i 的变量A 的待用信息;  满足上述定义的所有 j, 构成了 A 的待用信息集。

30、目标代码

　　生成原则：

　　　　(1) 生成的目标代码短而高效；
　　　　(2) 充分利用寄存器,减少访问内存的次数；

 　　形式：

　         (1)能立即执行的目标代码；
　　　　(2)待装配的浮动目标代码；
　　　　(3)汇编语言目标代码；

31、空间分配

       

 

 

 

 

参考链接：

https://www.cnblogs.com/sweetyu/p/4947030.html