编译原理课件第3章

编译原理课件第3章目录contents词法分析语法分析中间代码生成代码优化目标代码生成词法分析CATALOGUE01将源程序分解成一系列的记号（tokens）去除源程序中的注释和空白符识别出关键字、标识符、常量、操作符等记号为语法分析器提供有序的记号流词法分析器的任务词法分析器的设计确定记号的集合和结构实现记号的识别和分类算法设计记号的识别规则和优先级输出记号流和相应的属性信息02030401词法分析器的实现使用工具如Lex或Flex生成词法分析器的源代码实现词法分析器的输入输出接口和状态机编写词法分析器的测试用例和测试程序对词法分析器进行测试和调试，确保其正确性和可靠性语法分析CATALOGUE0203生成中间代码或解析树根据文法规则，语法分析器可以将输入的字符串转换成中间代码或解析树，为后续的语义分析和代码生成做准备。01确定输入字符串是否符合给定的文法规则语法分析器需要判断输入的字符串是否符合某种语言的语法规则，即是否是一个有效的句子。02识别句子中的语法成分语法分析器需要将输入的字符串分解成一个个的语法成分，例如变量、函数、表达式等。语法分析器的任务在设计语法分析器时，需要选择合适的文法来描述语言的语法规则。常见的文法包括上下文无关文法、上下文有关文法等。选择合适的文法递归下降分析算法是一种常用的语法分析算法，其基本思想是将文法的产生式左部作为函数名，将产生式右部作为参数，通过递归调用函数来识别语法成分。设计递归下降分析算法有些文法具有二义性，即一种语法结构可以有多种解析方式。在设计语法分析器时需要考虑如何处理二义性问题，避免产生错误的分析结果。考虑文法的二义性语法分析器的设计编写词法分析器词法分析器是将输入的字符串转换成一个个的单词或符号，供语法分析器使用。在实现语法分析器之前，需要先编写词法分析器。实现递归下降分析算法根据设计的递归下降分析算法，编写相应的代码实现语法分析器的功能。处理特殊情况在实现语法分析器时，需要考虑一些特殊情况，例如输入字符串中存在错误、文法中存在二义性等，并编写相应的代码处理这些情况。语法分析器的实现中间代码生成CATALOGUE03中间代码定义中间代码是源代码和目标代码之间的代码形式，用于表示源程序的结构和语义。中间代码作用中间代码作为源代码和目标代码之间的桥梁，使得编译器的设计和实现更加灵活和模块化。中间代码类型常见的中间代码形式包括三地址代码、抽象语法树（AbstractSyntaxTree,AST）和静态单赋值形式（StaticSingleAssignment,SSA）等。中间代码的概念中间代码的生成方法在编译器前端，源代码被解析成抽象语法树（AST）或类似的数据结构，并进行语义分析，以确保源程序的正确性。优化在生成中间代码之前，编译器可以对AST进行优化，以提高生成代码的效率。常见的优化包括常量折叠、死代码消除、循环展开等。中间代码生成编译器将AST或类似的数据结构转换为中间代码，通常采用三地址代码或SSA形式。解析与语义分析删除在程序执行过程中永远不会被使用的代码，以减小目标代码的大小并提高执行效率。死代码消除将常量表达式的结果直接计算出来，避免在运行时进行不必要的计算。常量折叠将循环体中的代码重复展开，以减少循环次数，提高执行效率。循环展开消除重复计算的公共子表达式，避免不必要的计算。公共子表达式消除中间代码的优化代码优化CATALOGUE04提高程序运行效率，减少空间占用，提高可读性。目的对单个程序块的优化，如基本块的优化。局部优化对整个程序的优化，如循环优化、死代码删除等。全局优化代码优化的目的和分类将常量表达式的结果在编译时计算出来，并用结果替换掉表达式。常量折叠和替换删除永远不会被执行到的代码。死代码删除通过改变循环的迭代顺序、减少循环中的计算等方法来提高循环的效率。循环优化将小的函数调用替换为函数体的直接执行，以减少函数调用的开销。函数内联代码优化的主要技术编译器前端负责将源代码转换成中间表示（IR），这一阶段主要完成语义分析和语法分析。编译器中端对中间表示进行优化，如常量折叠、死代码删除等。编译器后端将优化后的中间表示转换成目标机器代码，这一阶段主要完成代码生成。代码优化的实现目标代码生成CATALOGUE05目标代码生成器的任务优化目标代码，以提高执行效率。插入必要的运行时支持代码，如堆栈帧、异常处理等。将中间代码转换为机器代码或汇编代码，以便在目标机器上执行。生成可重定位的代码，以便链接器将其与其他模块链接起来。目标代码通常存储在磁盘上或内存中，以便后续链接和加载。目标代码可以使用机器语言或汇编语言表示。目标代码的格式和结构应符合目标机器的体系结构和操作系统要求。目标代码的格式和结构应符合编译器优化策略的要求。01020304目