2025年大学编译原理期末综合考卷

2025年大学编译原理期末综合考卷2025年大学编译原理期末综合考卷

姓名：______班级：______学号：______得分：______

（考试时间：90分钟，满分：100分）

1.**选择题（每题2分，共10分）**

-题目数量：5

-分值：2分/题

2.**填空题（每题2分，共10分）**

-题目数量：5

-分值：2分/题

3.**判断题（每题2分，共10分）**

-题目数量：5

-分值：2分/题

4.**简答题（每题5分，共20分）**

-题目数量：4

-分值：5分/题

5.**分析题（每题15分，共30分）**

-题目数量：2

-分值：15分/题

6.**编程题（每题15分，共30分）**

-题目数量：2

-分值：15分/题

7.**综合题（每题10分，共20分）**

-题目数量：2

-分值：10分/题

---

**1.选择题（每题2分，共10分）**

1.1下列哪一项不是编译器的四个主要阶段？

A.词法分析

B.语法分析

C.代码生成

D.数据库管理

1.2下列哪种语法文法是LL(1)的？

A.E->E+E|E*E|(E)|num

B.E->E+E|E*E|(E)|num|ε

C.E->E+E|E*E|(E)|num|id

D.E->E+E|E*E|(E)|num|id|ε

1.3下列哪种符号表管理方法适用于频繁插入和删除操作？

A.链表

B.哈希表

C.二叉搜索树

D.B树

1.4下列哪种指令调度算法不属于静态调度？

A.指令级并行（ILP）

B.软件流水线

C.VLIW

D.动态调度

1.5下列哪种代码优化技术不改变代码的语义？

A.公共子表达式消除

B.循环不变代码外提

C.强制更新

D.基于路径的优化

**2.填空题（每题2分，共10分）**

2.1编译器将源程序翻译成目标程序的过程称为________。

2.2在LR分析中，________用于处理文法的左递归。

2.3代码优化的目的是提高程序的________和________。

2.4符号表的作用是存储程序中的________和________。

2.5语法分析器的主要任务是________。

**3.判断题（每题2分，共10分）**

3.1LL(1)文法一定可以转换为LR(1)文法。

3.2代码生成阶段的主要任务是生成目标代码。

3.3符号表中的信息只在编译时使用。

3.4动态调度算法可以提高指令级并行性。

3.5代码优化会改变程序的语义。

**4.简答题（每题5分，共20分）**

4.1简述词法分析器的主要功能和任务。

4.2解释LL(1)分析器的局限性。

4.3描述符号表的作用及其主要的数据结构。

4.4简述代码生成阶段的主要步骤。

**5.分析题（每题15分，共30分）**

5.1给定文法：

E->E+E|E*E|(E)|num

（1）构造该文法的预测分析表。

（2）分析表达式“(3+4)*5”的语法分析过程。

5.2解释指令调度的基本概念，并比较软件流水线和VLIW的优缺点。

**6.编程题（每题15分，共30分）**

6.1编写一个简单的词法分析器，用于识别以下单词：`int`,`while`,`if`,`else`,`return`,`num`,`id`，并输出每个单词的类型和值。

6.2编写一个简单的四地址代码生成器，将以下表达式翻译为四地址代码：

`(a+b)*c-d`

**7.综合题（每题10分，共20分）**

7.1解释编译器中的中间代码生成技术，并说明其在代码优化中的作用。

7.2描述编译器设计与实现的主要步骤，并说明每个步骤的重要性。

8.**简答题（每题5分，共15分）**

-题目数量：3

-分值：5分/题

9.**分析题（每题15分，共30分）**

-题目数量：2

-分值：15分/题

10.**编程题（每题15分，共15分）**

-题目数量：1

-分值：15分/题

11.**综合题（每题10分，共20分）**

-题目数量：2

-分值：10分/题

12.**简答题（每题5分，共10分）**

-题目数量：2

-分值：5分/题

13.**分析题（每题10分，共10分）**

-题目数量：1

-分值：10分/题

14.**编程题（每题5分，共5分）**

-题目数量：1

-分值：5分/题

15.**综合题（每题5分，共5分）**

-题目数量：1

-分值：5分/题

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**8.简答题（每题5分，共15分）**

8.1解释编译器中的符号表的作用及其主要的数据结构。

8.2描述语法分析器的输入和输出。

8.3解释代码优化的基本概念及其重要性。

**9.分析题（每题15分，共30分）**

9.1给定文法：

E->E+E|E*E|(E)|num

（1）构造该文法的预测分析表。

（2）分析表达式“(3+4)*5”的语法分析过程。

9.2解释指令调度的基本概念，并比较软件流水线和VLIW的优缺点。

**10.编程题（每题15分，共15分）**

10.1编写一个简单的四地址代码生成器，将以下表达式翻译为四地址代码：

`(a+b)*c-d`

**11.综合题（每题10分，共20分）**

11.1解释编译器中的中间代码生成技术，并说明其在代码优化中的作用。

11.2描述编译器设计与实现的主要步骤，并说明每个步骤的重要性。

**12.简答题（每题5分，共10分）**

12.1解释LL(1)分析器的局限性。

12.2描述符号表的作用及其主要的数据结构。

**13.分析题（每题10分，共10分）**

13.1解释编译器中的中间代码生成技术，并说明其在代码优化中的作用。

**14.编程题（每题5分，共5分）**

14.1编写一个简单的词法分析器，用于识别以下单词：`int`,`while`,`if`,`else`,`return`,`num`,`id`，并输出每个单词的类型和值。

**15.综合题（每题5分，共5分）**

15.1描述编译器设计与实现的主要步骤，并说明每个步骤的重要性。

**一、选择题答案**

1.1D

1.2C

1.3B

1.4A

1.5C

**二、填空题答案**

2.1翻译

2.2输入符号栈

2.3效率，可读性

2.4识别符，属性

2.5识别源程序的语法结构

**三、判断题答案**

3.1×

3.2√

3.3×

3.4√

3.5×

**四、简答题答案**

4.1词法分析器的主要功能是扫描源程序，识别出一个个的词法单元（token），并去除注释和空格。任务包括词法单元的识别、词法错误处理、生成符号表等。

4.2LL(1)分析器的局限性在于只能处理不包含左递归的文法，且对文法的限制较多，可能导致无法直接应用于所有上下文无关文法。

4.3符号表的作用是存储程序中的标识符及其属性信息，如类型、作用域、地址等。主要数据结构有哈希表、链表、二叉搜索树等。

4.4代码生成阶段的主要步骤包括：选择指令、指令调度、指令分配、寄存器分配、代码优化等，最终生成目标机器代码。

**五、分析题答案**

5.1（1）预测分析表：

|非终结符|红字|E->E+E|E->E*E|E->(E)|E->num|

|----------|------|------------|------------|----------|----------|

|E|E|S1|S2|S3|S4|

|E|+|||||

|E|*|||||

|E|(|||||

|E|num|||||

|+|+|||||

|*|*|||||

|(|(|||||

|num|num|||||

（2）语法分析过程：

输入：(3+4)*5，红字为E

1.E->(E)->(E+E)->(3+E)->(3+4)->(3+4)*E->(3+4)*5

2.分析完毕，生成对应语法树。

5.2指令调度是编译器将操作数准备好，以便指令可以立即执行的过程。软件流水线通过并行执行不同阶段的指令来提高效率，但受限于硬件资源。VLIW通过一次发射多个指令，但需要编译器精确调度，对编译器要求较高。

**六、编程题答案**

6.1词法分析器：

deflexical_analysis(code):

tokens=[]

keywords={'int','while','if','else','return','num','id'}

i=0

whilei<len(code):

ifcode[i].isspace():

i+=1

continue

elifcode[i].isdigit():

num=''

whilei<len(code)andcode[i].isdigit():

num+=code[i]

i+=1

tokens.append(('num',num))

continue

elifcode[i].isalpha():

iden=''

whilei<len(code)and(code[i].isalnum()orcode[i]=='_'):

iden+=code[i]

i+=1

ifideninkeywords:

tokens.append((iden,'keyword'))

else:

tokens.append((iden,'id'))

continue

else:

tokens.append((code[i],'unknown'))

i+=1

returntokens

6.2四地址代码生成：

t1=a+b

t2=t1*c

t3=t2-d

**七、综合题答案**

7.1中间代码生成技术将源程序翻译成一种独立于机器的中间表示，便于后续的代码优化和目标代码生成。其在代码优化中的作用是提供一个抽象层，使得优化算法可以更专注于逻辑优化，而不是具体机器指令。

7.2编译器设计与实现的主要步骤包括：词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化、目标代码生成。每个步骤的重要性在于：词法分析识别基本单位，语法分析构建结构，语义分析确保正确性，中间代码生成提供优化基础，代码优化提高效率，目标代码生成实现机器执行。

**知识点分类和总结**

1.**词法分析**

-知识点：词法单元识别、词法错误处理、符号表生成

-示例：识别`inta=5;`中的`int`、`a`、`=`、`5`等词法单元。

2.**语法分析**

-知识点：文法、预测分析表、语法分析器（LL、LR）

-示例：使用LL(1)分析器分析表达式`(a+b)*c`。

3.**语义分析**

-知识点：类型检查、符号表管理、属性计算

-示例：检查表达式`a+b`中`a`和`b`的类型是否兼容。

4.**中间代码生成**

-知识点：三地址码、四地址码、中间代码的作用

-示例：将`a=b+c`翻译为`t1=b+c`,`a=t1`。

5.**代码优化**

-知识点：公共子表达式消除、循环优化、指令调度

-示例：将`a=a+1`优化为`a=a+1`（无优化）。

6.**目标代码生成**

-知识点：指令选择、寄存器分配、目标代码生成

-示例：将`a=b+c`翻译为汇编指令`ADDR1,R2,R3`。

**各题型所考察学生的知识点详解及示例**

1.**选择题**

-考察知识点：基本概念理解

-示例：1.1题考察对编译器阶段的理解。

2.**填空