编译知识

编译知识

翻译程序

翻译程序是一种程序，其输入是某种语言的一系列语句，而其输出则是另一种语言的一系列语句，二者在逻辑上是等价的。

编译程序

编译程序是一种程序。它把用高级语言写的源程序作为数据接收，经过翻译转换，产生面向机器的代码作为输出。这当中代码还可能要经过由汇编程序或装配程序作进一步加工，得出目标程序，交给计算机执行。

两者的区别

翻译程序是将一种语言转化为另一种语言

编译程序是将一种语言转换为面向机器的代码。

编译过程

编译程序的工作过程一般分为五个阶段：

1. 词法分析
2. 语法分析
3. 语义分析和中间代码的产生
4. 优化
5. 目标代码生成

词法分析

词法分析的任务：输入源程序，对构成源程序的字符串进行扫描，识别出一个个单词（定义符、标识符、运算符、界符、常数）。

在词法分析阶段的工作中所 依循的是：语言的词法规则（或构词规则）

语法分析

语法分析的任务：在词法分析的基础上，根据语言的语法规则，把单词符号串分解成各类语法单元（ 短语、子句、句子、程序段、程序），并确定整个输入串是否构成语法上正确的程序。

语法分析所依循的是语言的语法规则。

语法规则通常用上下文无关文法描述。

词法分析是一种线性分析，而语法分析是一种层次结构分析。

语义分析和中间代码的产生

任务：对语法分析所识别的各类语法 范畴，分析其含义，并进行初步翻译（产生中间代码）。

通常包含两个方面的工作：

1. 对每种语法畴进行静态语义的检查。例如，变量是否定义、类型是否正确。
2. 如果语义正确则进行中间代码的翻译。

优化

对于代码（主要是中间代码）进行加工转化，以期能够产生 更为高效（省时间和空间）的目标代码。

优化的主要方面有：公共子表达式的提取、循环优化、删除无用代码等等。

优化所依循的是程序的等价变换规则。

目标代码生成

任务：把中间代码变换成特定机器上的低级语言（绝对指令、可重定位指令、汇编指令）

编译程序的结构

表格与表格的管理

编译程序在工作过程中需要保持一系列的表格，以登记程序的各类信息和编译各阶段的进展状况。

最重要的是符号表，用来等级源程序中出现的每个名字以及名字的各种属性。例如，一个名字是常量还是变量，还是过程名。如果是变量名，类型是什么，占多大内存，地址是多少等等。

编译各阶段均需维持表格并进行表格管理，建表的技术支持数据结构，表格的分类、结构、处理文法决定于语言及机器，还有优化措施。

出错处理

如果源程序有错误，编译程序应设法发现错误，并把有关错误的信息报告给用户。

好的编译程序：

1. 全

   最大限度发现错误

2. 准

   准确指出错误的性质

3. 局部化

   将错误的影响限制在尽可能小的范围

4. 自动校正

   若程序能自动校正错误则更好，但代价非常高

源程序中的错误一般分为语法错误和语义错误

1. 语法错误

   指源程序中不符合语法规则的错误，例如单词拼写错误、括号不匹配等等。

2. 语义错误

   指源程序中不符合语义规则的错误，例如：说明错误、作用域错误、类型不匹配等等。

遍

遍：是对源程序或源程序的中间结果从头到尾的扫描一次，并作有关的加工处理，生成新的中间结果或目标程序。

遍数多了，整个编译程序的逻辑就比较清晰，但是会增加输入和输出所消耗的时间。因此，在主存可能的前提下，一般还是遍数少的好。

分遍的依据：

1. 源程序的结构
2. 选用机型的内存大小
3. 设计目标的技术指标
4. 参加编译程序人员的数量、素质

好的编译程序的指标：

1. 符会语法规则的程序都可执行
2. 任何非法的错误都有可能识别，并尽量少的产生连锁反应。
3. 错误不至于导致系统 崩溃
4. 可维护和可读性
5. 模块化和结构化

编译的前端和后端

前端

前端主要与源语言有关但与目标机无关的那些部分组成。

通常包括词法分析、语法分析、语义分析与中间代码的生成，有的代码优化工作也可以包括在前端

后端

后端包括编译程序中与目标机有关的那些部分，如与目标机有关的代码优化和目标代码生成等。

通常后端 不依赖源语言而仅仅依赖于中间语言。