编译原理
什么是编译器
- 计算机设备包括个人计算机、大型机、嵌入式系统、只能设备等
- 核心的问题都是软件的构造
- 目前绝大部分软件都是由高级语言书写
- 成百种高级语言
- 这些语言如何运行在计算机上的呢
- 编译器
int main() { printf("hello world!\n"); return 0; }
.text str: .string "hello world\n" .globl main main: pushl %ebp movl %esp, %ebp pushl $str call printf leave ret
- 编译器是一个程序
- 核心功能是将源程序代码翻译成目标代码
编译器和解释器
- 解释器也是处理程序的一种程序
编译器简史
- 计算机科学史上出现的第一个编译器是Fortran语言的编译器
- Fortran语言的编译器的成功给计算机科学发展产生巨大的影响
- 理论上：形式语言，文法，自动机，语法制导的翻译等
- 实践上：算法，数据结构
- 编译器架构：
为什么学编译原理
- 编译原理集中体现了计算机科学的很多核心思想
- 编译器是其他领域的重要的研究基础
- 编译器本身就是非常重要的研究领域
- 新的语言的设计
- 大型软件的构造和维护
- 编译器设计是理论和实践高度结合的一个领域
- 理论：深入学习掌握各种算法和数据结构
- 实践：将理论应用于解决实际问题
编译器的结构
- 编译器是具有非常模块化的高层结构
- 编译器可以看成多个阶段构成的流水线结构
无优化的编译器结构：
=》词法分析=》语法分析=》语义分析=》代码生成=》
一种更复杂的编译器结构：
=》词法分析=》语法分析=》语法树构造=》语义分析=》翻译=》正规化=》指令选择=》控制流分析=》寄存器分析=》代码生成=》汇编器=》连接器=》
- 编译器是由多个阶段组成，每个阶段要处理不同的问题
- 使用不同的理论、数据结构和算法
- 因此，编译器设计中的重要问题是如何合理划分组织各个阶段
- 接口清晰
- 编译器容易实现和维护
编译器实例
源语言加法表达式Sum
- 两种语法形式：
- 整形数字n
- 加法 e1 + e2
目标机器：栈式计算机stack
- 一个操作数栈
- 两条指令
- 压栈指令：push n
- 加法指令：add
任务：编译程序1+2+3到栈式计算机
- 阶段1：词法语法分析
- 阶段2：语法树的构建
- 阶段3：代码生成
编译器的构造和具体的目标相关，目前的结构是：
前端=》tree=》栈式计算机代码
