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引论

编译器与解释器

  • 编译器：读入某种语言（源语言）编写的程序，输出等价的另一种语言（目标语言）编写的程序（目标程序通常是可执行的）

  • 解释器：利用用户提供的输入执行源程序中指定的操作。不生成目标程序，根据源程序的语义直接运行

  • 编译器的构造：

    • 分析部分（前端）：把源程序分解成组成要素以及相应的语法结构；用这个结构创建源程序的中间表示；同时收集源程序相关的信息，存放在符号表；（机器无关）
    • 综合部分（后端）：根据中间表示和符号表信息构造目标程序（机器相关）
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  • 词法分析：

    • 读入源程序的字符流，输出为有意义的词素
    • 分解为 \
      • token-name 由语法分析步骤使用
      • attribute-value 指向相应的符号表条目，由语义分析/ 代码生成步骤使用
      • 符号表管理：记录源程序中使用的变量的名字，收集各种属性
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  • 语法分析：

    • 根据各个词法单元的第一个分量来创建树型的中间表示形式，通常是语法树
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  • 语义分析：
    • 使用语法树和符号表中的信息，检查源程序是否满足语言定义的语义约束
    • 同时收集类型信息，用于代码生成、类型检查、类型转换
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  • 中间代码生成：
    • 据语义分析输出，生成类机器语言的中间表示
    • 生成三地址代码（每个指令最多单个运算分量，如 t3 = id2 + t2）很容易进一步生成机器语言指令
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  • 中间代码优化：
    • 过对中间代码的分析，改进中间代码的质量（更快、更短、能耗更低）
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  • 代码生成：

    • 把中间表示形式映射到目标语言（寄存器的分配&指令选择）
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  • 趟：每趟读入一个输入文件，产生一个输出文件

    • 步骤是逻辑组织方式
    • 趟和具体的实现相关

程序设计语言与编译器

  • 程序设计语言的新发展向编译器的设计者提出新的要求（不断支持新的语言特性）
  • 降低高级语言的执行开销，推动高级语言的使用
  • 编译器设计者还需要更好地利用新硬件的能力

程序设计语言的基础概念

  • 静态与动态

    • 静态：支持编译器静态决定某个问题
    • 动态：只允许在程序运行时刻作出决定

  • 作用域

    • 静态作用域：通过静态阅读程序可决定
    • 动态作用域：运行时确定 x 的指向

  • 环境与状态

    • 环境：从名字到存储位置的映射
    • 状态：从存储位置到它们值的映射
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