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編譯原理編程實現推導過程

發布時間:2023-11-30 08:44:49

編譯原理全部的名詞解釋

書上有別那麼懶!.
編譯過程的六個階段:詞法分析,語法分析,語義分析,中間代碼生成,代碼優化,目標代碼生成
解釋程序:把某種語言的源程序轉換成等價的另一種語言程序——目標語言程序,然後再執行目標程序.解釋方式是接受某高級語言的一個語句輸入,進行解釋並控制計算機執行,馬上得到這句的執行結果,然後再接受下一句.
編譯程序:就是指這樣一種程序,通過它能夠將用高級語言編寫的源程序轉換成與之在邏輯上等價的低級語言形式的目標程序(機器語言程序或匯編語言程序).
解釋程序和編譯程序的根本區別:是否生成目標代碼
句子的二義性(這里的二義性是指語法結構上的.):文法G[S]的一個句子如果能找到兩種不同的最左推導(或最右推導),或者存在兩棵不同的語法樹,則稱這個句子是二義性的.
文法的二義性:一個文法如果包含二義性的句子,則這個文法是二義文法,否則是無二義文法.
LL(1)的含義:(LL(1)文法是無二義的; LL(1)文法不含左遞歸)
第1個L:從左到右掃描輸入串 第2個L:生成的是最左推導
1 :向右看1個輸入符號便可決定選擇哪個產生式
某些非LL(1)文法到LL(1)文法的等價變換: 1. 提取公因子 2. 消除左遞歸
文法符號的屬性:單詞的含義,即與文法符號相關的一些信息.如,類型、值、存儲地址等.
一個屬性文法(attribute grammar)是一個三元組A=(G, V, F)
G:上下文無關文法.
V:屬性的有窮集.每個屬性與文法的一個終結符或非終結符相連.屬性與變數一樣,可以進行計算和傳遞.
F:關於屬性的斷言或謂詞(一組屬性的計算規則)的有窮集.斷言或語義規則與一個產生式相聯,只引用該產生式左端或右端的終結符或非終結符相聯的屬性.
綜合屬性:若產生式左部的單非終結符A的屬性值由右部各非終結符的屬性值決定,則A的屬性稱為綜合屬
繼承屬性:若產生式右部符號B的屬性值是根據左部非終結符的屬性值或者右部其它符號的屬性值決定的,則B的屬性為繼承屬性.
(1)非終結符既可有綜合屬性也可有繼承屬性,但文法開始符號沒有繼承屬性.
(2) 終結符只有綜合屬性,沒有繼承屬性,它們由詞法程序提供.
在計算時: 綜合屬性沿屬性語法樹向上傳遞;繼承屬性沿屬性語法樹向下傳遞.
語法制導翻譯:是指在語法分析過程中,完成附加在所使用的產生式上的語義規則描述的動作.
語法制導翻譯實現:對單詞符號串進行語法分析,構造語法分析樹,然後根據需要構造屬性依賴圖,遍歷語法樹並在語法樹的各結點處按語義規則進行計算.
中間代碼(中間語言)
1、是復雜性介於源程序語言和機器語言的一種表示形式.
2、一般,快速編譯程序直接生成目標代碼.
3、為了使編譯程序結構在邏輯上更為簡單明確,常採用中間代碼,這樣可以將與機器相關的某些實現細節置於代碼生成階段仔細處理,並且可以在中間代碼一級進行優化工作,使得代碼優化比較容易實現.
何謂中間代碼:源程序的一種內部表示,不依賴目標機的結構,易於代碼的機械生成.
為何要轉換成中間代碼:(1)邏輯結構清楚;利於不同目標機上實現同一種語言.
(2)便於移植,便於修改,便於進行與機器無關的優化.
中間代碼的幾種形式:逆波蘭記號 ,三元式和樹形表示 ,四元式
符號表的一般形式:一張符號表的的組成包括兩項,即名字欄和信息欄.
信息欄包含許多子欄和標志位,用來記錄相應名字和種種不同屬性,名字欄也稱主欄.主欄的內容稱為關鍵字(key word).
符號表的功能:(1)收集符號屬性 (2) 上下文語義的合法性檢查的依據: 檢查標識符屬性在上下文中的一致性和合法性.(3)作為目標代碼生成階段地址分配的依據
符號的主要屬性及作用:
1. 符號名 2. 符號的類型 (整型、實型、字元串型等))3. 符號的存儲類別(公共、私有)
4. 符號的作用域及可視性 (全局、局部) 5. 符號變數的存儲分配信息 (靜態存儲區、動態存儲區)
存儲分配方案策略:靜態存儲分配;動態存儲分配:棧式、 堆式.
靜態存儲分配
1、基本策略
在編譯時就安排好目標程序運行時的全部數據空間,並能確定每個數據項的單元地址.
2、適用的分配對象:子程序的目標代碼段;全局數據目標(全局變數)
3、靜態存儲分配的要求:不允許遞歸調用,不含有可變數組.
FORTRAN程序是段結構,不允許遞歸,數據名大小、性質固定. 是典型的靜態分配
動態存儲分配
1、如果一個程序設計語言允許遞歸過程、可變數組或允許用戶自由申請和釋放空間,那麼,就需要採用動態存儲管理技術.
2、兩種動態存儲分配方式:棧式,堆式
棧式動態存儲分配
分配策略:將整個程序的數據空間設計為一個棧.
【例】在具有遞歸結構的語言程序中,每當調用一個過程時,它所需的數據空間就分配在棧頂,每當過程工作結束時就釋放這部分空間.
過程所需的數據空間包括兩部分
一部分是生存期在本過程這次活動中的數據對象.如局部變數、參數單元、臨時變數等;
另一部分則是用以管理過程活動的記錄信息(連接數據).
活動記錄(AR)
一個過程的一次執行所需要的信息使用一個連續的存儲區來管理,這個區 (塊)叫做一個活動記錄.
構成
1、臨時工作單元;2、局部變數;3、機器狀態信息;4、存取鏈;
5、控制鏈;6、實參;7、返回地址
什麼是代碼優化
所謂優化,就是對代碼進行等價變換,使得變換後的代碼運行結果與變換前代碼運行結果相同,而運行速度加快或佔用存儲空間減少.
優化原則:等價原則:經過優化後不應改變程序運行的結果.
有效原則:使優化後所產生的目標代碼運行時間較短,佔用的存儲空間較小.
合算原則:以盡可能低的代價取得較好的優化效果.
常見的優化技術
(1) 刪除多餘運算(刪除公共子表達式) (2) 代碼外提 +刪除歸納變數+ (3)強度削弱; (4)變換循環控制條件 (5)合並已知量與復寫傳播 (6)刪除無用賦值
基本塊定義
程序中只有一個入口和一個出口的一段順序執行的語句序列,稱為程序的一個基本塊.
給我分數啊.

② 【編譯原理】第二章:語言和文法



上述文法 表示,該文法由終結符集合 ,非終結符集合 ,產生式集合 ,以及開始符號 構成。
而產生式 表示,一個表達式(Expression) ,可以由一個標識符(Identifier) 、或者兩個表達式由加號 或乘號 連接、或者另一個表達式用括弧包裹( )構成。

約定 :在不引起歧義的情況下,可以只寫產生式。如以上文法可以簡寫為:

產生式

可以簡寫為:

如上例中,

可以簡寫為:

給定文法 ,如果有 ,那麼可以將符號串 重寫 為 ,記作 ,這個過程稱為 推導
如上例中, 可以推導出 或 或 等等。

如果 ,
可以記作 ,則稱為 經過n步推導出 ,記作 。

推導的反過程稱為 歸約

如果 ,則稱 是 的一個 句型(sentential form )。

由文法 的開始符號 推導出的所有句子構成的集合稱為 文法G生成的語言 ,記作 。
即:


文法

表示什麼呢?
代表小寫字母;
代表數字;
表示若干個字母和數字構成的字元串;
說明 是一個字母、或者是字母開頭的字元串。
那麼這個文法表示的即是,以字母開頭的、非空的字元串,即標識符的構成方式。

並、連接、冪、克林閉包、正閉包。
如上例表示為:

中必須包含一個 非終結符


產生式一般形式:
即上式中只有當上下文滿足 與 時,才能進行從 到 的推導。

上下文有關文法不包含空產生式( )。


產生式的一般形式:
即產生式左邊都是非終結符。

右線性文法
左線性文法
以上都成為正則文法。
即產生式的右側只能有一個終結符,且所有終結符只能在同一側。

例:(右線性文法)

以上文法滿足右線性文法。
以上文法生成一個以字母開頭的字母數字串(標識符)。
以上文法等價於 上下文無關文法

正則文法能描述程序設計語言中的多數單詞。

正則文法能描述程序設計語言中的多數單詞,但不能表示句子構造,所以用到最多的是CFG。

根節點 表示文法開始符號S;
內部節點 表示對產生式 的應用;該節點的標號是產生式左部,子節點從左到右表示了產生式的右部;
葉節點 (又稱邊緣)既可以是非終結符也可以是終結符。

給定一個句型,其分析樹的每一棵子樹的邊緣稱為該句型的一個 短語
如果子樹高度為2,那麼這棵子樹的邊緣稱為該句型的一個 直接短語

直接短語一定是某產生式的右部,但反之不一定。

如果一個文法可以為某個句子生成 多棵分析樹 ,則稱這個文法是 二義性的

二義性原因:多個if只有一個else;
消岐規則:每個else只與最近的if匹配。

③ 【編譯原理】第四章:語法分析

從分析樹的根節點到葉節點方向構造分析樹。
即從開始符號S推導出詞串w的過程。

例:

總是選擇每個句型的 最左非終結符 進行替換。

總是選擇每個句型的 最右非終結符 進行替換。

在自底向上的分析中,總是採用 最左規約 的方式,因此把 最左規約 稱為 規范規約 ,對應的 最右推導 稱為 規范推導

最左推導、最右推導具有唯一性。

自頂向下的語法分析採用最左推導方試,總是選擇每個句型的 最左非終結符 進行替換。

由一組 過程 組成,每一個過程對應一個 非終結符
從文法開始符號S開始,遞歸調用文法中的其他非終結符,最終掃描整個輸入串,完成分析。

如果其間有不唯一的產生式,就可能需要退回上一步重新嘗試的情況,稱為 回溯

預測分析 遞歸下降分析 技術的一個特例,通過輸入中向前看固定個數的符號選擇正確的產生式。
如果一個文法可以構造出向前看k個符號的預測分析器,稱為LL(k)文法

預測分析不需要回溯,具有確定性。

含有 形式產生式的文法稱為是 直接左遞歸 的。
如果一個文法中有一個非終結符A使得對某個串存在推導 ,那麼這個文法是 左遞歸 的。其中,經過兩步或以上推導產生的左遞歸,稱為 間接左遞歸 的。
左遞歸會使遞歸下降分析器陷入無限循環。

文法

該文法是直接左遞歸的,會陷入無限循環。

將以上文法轉換為:


即可消除左遞歸。事實上,這個過程把左遞歸轉換成了右遞歸。

消除直接左遞歸的一般形式

使用代入法。

對於一個文法,通過改寫產生式來 推遲決定 ,等獲得足夠多的輸入信息再做正確的決定。

例:文法:

可以改寫為:

從文法的開始符號S開始,每一步推導根據當前句型的最左非終結符A和當前輸入符號α,選擇正確的A-產生式。為保證分析的確定性,選出的候選式必須是唯一的。

S_文法(簡單的確定型文法)

可能在某個舉行中緊跟在A後面的終結符a的集合,記為 FOLLOW(A)
如果A是某個句型的最右符號,則將結束符「 $ 」添加到FOLLOW(A)中。

例:文法:






中,FOLLOW(B) = {a, c}

產生式 的可選集是指可以選用該產生式進行推導時對應的輸入符號的集合,記為 SELECT(A->β)
例如
SELECT(A -> aβ)={a}
SELECT(A -> aβ | bγ)={a, b}
SELECT(A -> ε)=FOLLOW(A)

q_文法

文法符號串α串首終結符的集合,記作 FIRST(A)

④ 編譯原理 求解

E是文法開頭。ε代表終結符號(推理中代表終點或結果,程序語言中代表常量等)。E T 這些大寫字母一般代表非終結符號(這些代表中間過程,非結果。程序中代表函數等等)。開始是E。因為有個G(E)。E就是文法開始符號。推導就有E開始,它也是一個非終結符(代表函數、或者一個推導過程,類似於程序中的main(c++)、winmain(vc++)、dllmain(dll)等主函數)。

1算術表達式文法:這個文法是一個遞歸文法。計算機進行邏輯推導時會走很多彎路(類似於遍歷一顆樹的過程)。為了不讓計算機走彎路(提高效率的目的),可以變換為第二種文法。這種文法消除了遞歸(消除了歧義,類似於後綴表達式),使計算機可以一條直線走到底兒推導出結果。

我也很久沒看編譯原理了。 呵呵

求採納為滿意回答。
請採納。

⑤ 編譯原理

C語言編譯過程詳解
C語言的編譯鏈接過程是要把我們編寫的一個C程序(源代碼)轉換成可以在硬體上運行的程序(可執行代碼),需要進行編譯和鏈接。編譯就是把文本形式源代碼翻譯為機器語言形式的目標文件的過程。鏈接是把目標文件、操作系統的啟動代碼和用到的庫文件進行組織形成最終生成可執行代碼的過程。過程圖解如下:

從圖上可以看到,整個代碼的編譯過程分為編譯和鏈接兩個過程,編譯對應圖中的大括弧括起的部分,其餘則為鏈接過程。
一、編譯過程
編譯過程又可以分成兩個階段:編譯和匯編。
1、編譯
編譯是讀取源程序(字元流),對之進行詞法和語法的分析,將高級語言指令轉換為功能等效的匯編代碼,源文件的編譯過程包含兩個主要階段:
第一個階段是預處理階段,在正式的編譯階段之前進行。預處理階段將根據已放置在文件中的預處理指令來修改源文件的內容。如#include指令就是一個預處理指令,它把頭文件的內容添加到.cpp文件中。這個在編譯之前修改源文件的方式提供了很大的靈活性,以適應不同的計算機和操作系統環境的限制。一個環境需要的代碼跟另一個環境所需的代碼可能有所不同,因為可用的硬體或操作系統是不同的。在許多情況下,可以把用於不同環境的代碼放在同一個文件中,再在預處理階段修改代碼,使之適應當前的環境。
主要是以下幾方面的處理:
(1)宏定義指令,如 #define a b。
對於這種偽指令,預編譯所要做的是將程序中的所有a用b替換,但作為字元串常量的 a則不被替換。還有 #undef,則將取消對某個宏的定義,使以後該串的出現不再被替換。
(2)條件編譯指令,如#ifdef,#ifndef,#else,#elif,#endif等。
這些偽指令的引入使得程序員可以通過定義不同的宏來決定編譯程序對哪些代碼進行處理。預編譯程序將根據有關的文件,將那些不必要的代碼過濾掉
(3) 頭文件包含指令,如#include "FileName"或者#include <FileName>等。
在頭文件中一般用偽指令#define定義了大量的宏(最常見的是字元常量),同時包含有各種外部符號的聲明。採用頭文件的目的主要是為了使某些定義可以供多個不同的C源程序使用。因為在需要用到這些定義的C源程序中,只需加上一條#include語句即可,而不必再在此文件中將這些定義重復一遍。預編譯程序將把頭文件中的定義統統都加入到它所產生的輸出文件中,以供編譯程序對之進行處理。包含到C源程序中的頭文件可以是系統提供的,這些頭文件一般被放在/usr/include目錄下。在程序中#include它們要使用尖括弧(<>)。另外開發人員也可以定義自己的頭文件,這些文件一般與C源程序放在同一目錄下,此時在#include中要用雙引號("")。
(4)特殊符號,預編譯程序可以識別一些特殊的符號。
例如在源程序中出現的LINE標識將被解釋為當前行號(十進制數),FILE則被解釋為當前被編譯的C源程序的名稱。預編譯程序對於在源程序中出現的這些串將用合適的值進行替換。
預編譯程序所完成的基本上是對源程序的「替代」工作。經過此種替代,生成一個沒有宏定義、沒有條件編譯指令、沒有特殊符號的輸出文件。這個文件的含義同沒有經過預處理的源文件是相同的,但內容有所不同。下一步,此輸出文件將作為編譯程序的輸出而被翻譯成為機器指令。
第二個階段編譯、優化階段。經過預編譯得到的輸出文件中,只有常量;如數字、字元串、變數的定義,以及C語言的關鍵字,如main,if,else,for,while,{,}, +,-,*,\等等。
編譯程序所要作得工作就是通過詞法分析和語法分析,在確認所有的指令都符合語法規則之後,將其翻譯成等價的中間代碼表示或匯編代碼。
優化處理是編譯系統中一項比較艱深的技術。它涉及到的問題不僅同編譯技術本身有關,而且同機器的硬體環境也有很大的關系。優化一部分是對中間代碼的優化。這種優化不依賴於具體的計算機。另一種優化則主要針對目標代碼的生成而進行的。
對於前一種優化,主要的工作是刪除公共表達式、循環優化(代碼外提、強度削弱、變換循環控制條件、已知量的合並等)、復寫傳播,以及無用賦值的刪除,等等。
後一種類型的優化同機器的硬體結構密切相關,最主要的是考慮是如何充分利用機器的各個硬體寄存器存放的有關變數的值,以減少對於內存的訪問次數。另外,如何根據機器硬體執行指令的特點(如流水線、RISC、CISC、VLIW等)而對指令進行一些調整使目標代碼比較短,執行的效率比較高,也是一個重要的研究課題。
2、匯編
匯編實際上指把匯編語言代碼翻譯成目標機器指令的過程。對於被翻譯系統處理的每一個C語言源程序,都將最終經過這一處理而得到相應的目標文件。目標文件中所存放的也就是與源程序等效的目標的機器語言代碼。目標文件由段組成。通常一個目標文件中至少有兩個段:
代碼段:該段中所包含的主要是程序的指令。該段一般是可讀和可執行的,但一般卻不可寫。
數據段:主要存放程序中要用到的各種全局變數或靜態的數據。一般數據段都是可讀,可寫,可執行的。
UNIX環境下主要有三種類型的目標文件:
(1)可重定位文件
其中包含有適合於其它目標文件鏈接來創建一個可執行的或者共享的目標文件的代碼和數據。
(2)共享的目標文件
這種文件存放了適合於在兩種上下文里鏈接的代碼和數據。
第一種是鏈接程序可把它與其它可重定位文件及共享的目標文件一起處理來創建另一個 目標文件;
第二種是動態鏈接程序將它與另一個可執行文件及其它的共享目標文件結合到一起,創建一個進程映象。
(3)可執行文件
它包含了一個可以被操作系統創建一個進程來執行之的文件。匯編程序生成的實際上是第一種類型的目標文件。對於後兩種還需要其他的一些處理方能得到,這個就是鏈接程序的工作了。
二、鏈接過程
由匯編程序生成的目標文件並不能立即就被執行,其中可能還有許多沒有解決的問題。
例如,某個源文件中的函數可能引用了另一個源文件中定義的某個符號(如變數或者函數調用等);在程序中可能調用了某個庫文件中的函數,等等。所有的這些問題,都需要經鏈接程序的處理方能得以解決。
鏈接程序的主要工作就是將有關的目標文件彼此相連接,也即將在一個文件中引用的符號同該符號在另外一個文件中的定義連接起來,使得所有的這些目標文件成為一個能夠被操作系統裝入執行的統一整體。
根據開發人員指定的同庫函數的鏈接方式的不同,鏈接處理可分為兩種:
(1)靜態鏈接
在這種鏈接方式下,函數的代碼將從其所在地靜態鏈接庫中被拷貝到最終的可執行程序中。這樣該程序在被執行時這些代碼將被裝入到該進程的虛擬地址空間中。靜態鏈接庫實際上是一個目標文件的集合,其中的每個文件含有庫中的一個或者一組相關函數的代碼。
(2) 動態鏈接
在此種方式下,函數的代碼被放到稱作是動態鏈接庫或共享對象的某個目標文件中。鏈接程序此時所作的只是在最終的可執行程序中記錄下共享對象的名字以及其它少量的登記信息。在此可執行文件被執行時,動態鏈接庫的全部內容將被映射到運行時相應進程的虛地址空間。動態鏈接程序將根據可執行程序中記錄的信息找到相應的函數代碼。
對於可執行文件中的函數調用,可分別採用動態鏈接或靜態鏈接的方法。使用動態鏈接能夠使最終的可執行文件比較短小,並且當共享對象被多個進程使用時能節約一些內存,因為在內存中只需要保存一份此共享對象的代碼。但並不是使用動態鏈接就一定比使用靜態鏈接要優越。在某些情況下動態鏈接可能帶來一些性能上損害。
我們在linux使用的gcc編譯器便是把以上的幾個過程進行捆綁,使用戶只使用一次命令就把編譯工作完成,這的確方便了編譯工作,但對於初學者了解編譯過程就很不利了,下圖便是gcc代理的編譯過程:

從上圖可以看到:
預編譯
將.c 文件轉化成 .i文件
使用的gcc命令是:gcc –E
對應於預處理命令cpp
編譯
將.c/.h文件轉換成.s文件
使用的gcc命令是:gcc –S
對應於編譯命令 cc –S
匯編
將.s 文件轉化成 .o文件
使用的gcc 命令是:gcc –c
對應於匯編命令是 as
鏈接
將.o文件轉化成可執行程序
使用的gcc 命令是: gcc
對應於鏈接命令是 ld
總結起來編譯過程就上面的四個過程:預編譯、編譯、匯編、鏈接。了解這四個過程中所做的工作,對我們理解頭文件、庫等的工作過程是有幫助的,而且清楚的了解編譯鏈接過程還對我們在編程時定位錯誤,以及編程時盡量調動編譯器的檢測錯誤會有很大的幫助的。

⑥ 編譯原理-LL1文法詳細講解

我們知道2型文法( CFG ),它的每個產生式類型都是 α→β ,其中 α ∈ VN , β ∈ (VN∪VT)*。

例如, 一個表達式的文法:

最終推導出 id + (id + id) 的句子,那麼它的推導過程就會構成一顆樹,即 CFG 分析樹:

從分析樹可以看出,我們從文法開始符號起,不斷地利用產生式的右部替換產生式左部的非終結符,最終推導出我們想要的句子。這種方式我們稱為自頂向下分析法。

從文法開始符號起,不斷用非終結符的候選式(即產生式)替換當前句型中的非終結符,最終得到相應的句子。
在每一步推導過程中,我們需要做兩個選擇:

因為一個句型中,可能存在多個非終結符,我們就不確定選擇那一個非終結符進行替換。
對於這種情況,我們就需要做強制規定,每次都選擇句型中第一個非終結符進行替換(或者每次都選擇句型中最後一個非終結符進行替換)。

自頂向下的語法分析採用最左推導方式,即總是選擇每個句型的最左非終結符進行替換。

最終的結果是要推導出一個特定句子(例如 id + (id + id) )。
我們將特定句子看成一個輸入字元串,而每一個非終結符對應一個處理方法,這個處理方法用來匹配輸入字元串的部分,演算法如下:

方法解析:

這種方式稱為遞歸下降分析( Recursive-Descent Parsing ):

當選擇的候選式不正確,就需要回溯( backtracking ),重新選擇候選式,進行下一次嘗試匹配。因為要不斷的回溯,導致分析效率比較低。

這種方式叫做預測分析( Predictive Parsing ):

要實現預測分析,我們必須保證從文法開始符號起,每一個推導過程中,當前句型最左非終結符 A 對於當前輸入字元 a ,只能得到唯一的 A 候選式。

根據上面的解決方法,我們首先想到,如果非終結符 A 的候選式只有一個以終結符 a 開頭候選式不就行了么。
進而我們可以得出,如果一個非終結符 A ,它的候選式都是以終結符開頭,並且這些終結符都各不相同,那麼本身就符合預測分析了。

這就是S_文法,滿足下面兩個條件:

例子:

這就是一個典型的S_文法,它的每一個非終結符遇到任一終結符得到候選式是確定的。如 S -> aA | bAB , 只有遇到終結符 a 和 b 的時候,才能返回 S 的候選式,遇到其他終結符時,直接報錯,匹配不成功。

雖然S_文法可以實現預測分析,但是從它的定義上看,S_文法不支持空產生式(ε產生式),極大地限制了它的應用。

什麼是空產生式(ε產生式)?

例子

這里 A 有了空產生式,那麼 S 的產生式組 S -> aA | bAB ,就可以是 a | bB ,這樣 a , bb , bc 就變成這個文法 G 的新句子了。

根據預測分析的定義,非終結符對於任一終結符得到的產生式是確定的,要麼能獲取唯一的產生式,要麼不匹配直接報錯。

那麼空產生式何時被選擇呢?

由此可以引入非終結符 A 的後繼符號集的概念:
定義: 由文法 G 推導出來的所有句型,可以出現在非終結符 A 後邊的終結符 a 的集合,就是這個非終結符 A 的後繼符號集,記為 FOLLOW(A) 。

因此對於 A -> ε 空產生式,只要遇到非終結符 A 的後繼符號集中的字元,可以選擇這個空產生式。
那麼對於 A -> a 這樣的產生式,只要遇到終結符 a 就可以選擇了。

由此我們引入的產生式可選集概念:
定義: 在進行推導時,選用非終結符 A 一個產生式 A→β 對應的輸入符號的集合,記為 SELECT(A→β)

因為預測分析要求非終結符 A 對於輸入字元 a ,只能得到唯一的 A 候選式。
那麼對於一個文法 G 的所有產生式組,要求有相同左部的產生式,它們的可選集不相交。

在 S_文法基礎上,我們允許有空產生式,但是要做限制:

將上面例子中的文法改造:

但是q_文法的產生式不能是非終結符打頭,這就限制了其應用,因此引入LL(1)文法。

LL(1)文法允許產生式的右部首字元是非終結符,那麼怎麼得到這個產生式可選集。
我們知道對於產生式:

定義: 給定一個文法符號串 α , α 的 串首終結符集 FIRST(α) 被定義為可以從 α 推導出的所有串首終結符構成的集合。

定義已經了解清楚了,那麼該如何求呢?
例如一個文法符號串 BCDe , 其中 B C D 都是非終結符, e 是終結符。

因此對於一個文法符號串 X1X2 … Xn ,求解 串首終結符集 FIRST(X1X2 … Xn) 演算法:

但是這里有一個關鍵點,如何求非終結符的串首終結符集?

因此對於一個非終結符 A , 求解 串首終結符集 FIRST(A) 演算法:

這里大家可能有個疑惑,怎麼能將 FIRST(Bβ) 添加到 FIRST(A) 中,如果問文法符號串 Bβ 中包含非終結符 A ,就產生了循環調用的情況,該怎麼辦?

對於 串首終結符集 ,我想大家疑惑的點就是,串首終結符集到底是針對 文法符號串 的,還是針對 非終結符 的,這個容易弄混。
其實我們應該知道, 非終結符 本身就屬於一個特殊的 文法符號串
而求解 文法符號串 的串首終結符集,其實就是要知道文法符號串中每個字元的串首終結符集:

上面章節我們知道了,對於非終結符 A 的 後繼符號集 :
就是由文法 G 推導出來的所有句型,可以出現在非終結符 A 後邊的終結符的集合,記為 FOLLOW(A) 。

仔細想一下,什麼樣的終結符可以出現在非終結符 A 後面,應該是在產生式中就位於 A 後面的終結符。例如 S -> Aa ,那麼終結符 a 肯定屬於 FOLLOW(A) 。

因此求非終結符 A 的 後繼符號集 演算法:

如果非終結符 A 是產生式結尾,那麼說明這個產生式左部非終結符後面能出現的終結符,也都可以出現在非終結符 A 後面。

我們可以求出 LL(1) 文法中每個產生式可選集:

根據產生式可選集,我們可以構建一個預測分析表,表中的每一行都是一個非終結符,表中的每一列都是一個終結符,包括結束符號 $ ,而表中的值就是產生式。
這樣進行語法推導的時候,非終結符遇到當前輸入字元,就可以從預測分析表中獲取對應的產生式了。

有了預測分析表,我們就可以進行預測分析了,具體流程:

可以這么理解:

我們知道要實現預測分析,要求相同左部的產生式,它們的可選集是不相交。
但是有的文法結構不符合這個要求,要進行改造。

如果相同左部的多個產生式有共同前綴,那麼它們的可選集必然相交。
例如:

那麼如何進行改造呢?
其實很簡單,進行如下轉換:

如此文法的相同左部的產生式,它們的可選集是不相交,符合現預測分析。

這種改造方法稱為 提取公因子演算法

當我們自頂向下的語法分析時,就需要採用最左推導方式。
而這個時候,如果產生式左部和產生式右部首字元一樣(即A→Aα),那麼推導就可能陷入無限循環。
例如:

因此對於:

文法中不能包含這兩種形式,不然最左推導就沒辦法進行。

例如:

它能夠推導出如下:

你會驚奇的發現,它能推導出 b 和 (a)* (即由 0 個 a 或者無數個 a 生成的文法符號串)。其實就可以改造成:

因此消除 直接左遞歸 演算法的一般形式:

例如:

消除間接左遞歸的方法就是直接帶入消除,即

消除間接左遞歸演算法:

這個演算法看起來描述很多,其實理解起來很簡單:

思考 : 我們通過 Ai -> Ajβ 來判斷是不是間接左遞歸,那如果有產生式 Ai -> BAjβ 且 B -> ε ,那麼它是不是間接左遞歸呢?
間接地我們可以推出如果一個產生式 Ai -> αAjβ 且 FIRST(α) 包括空串ε,那麼這個產生式是不是間接左遞歸。

⑦ 編譯原理

編譯原理是計算機專業的一門重要專業課,旨在介紹編譯程序構造的一般原理和基本方法。內容包括語言和文法、詞法分析、語法分析、語法制導翻譯、中間代碼生成、存儲管理、代碼優化和目標代碼生成。 編譯原理是計算機專業設置的一門重要的專業課程。編譯原理課程是計算機相關專業學生的必修課程和高等學校培養計算機專業人才的基礎及核心課程,同時也是計算機專業課程中最難及最挑戰學習能力的課程之一。編譯原理課程內容主要是原理性質,高度抽象[1]。

中文名
編譯原理[1]
外文名
Compilers: Principles, Techniques, and Tools[1]
領域
計算機專業的一門重要專業課[1]
快速
導航
編譯器

編譯原理課程

編譯技術的發展

編譯的基本流程

編譯過程概述
基本概念
編譯原理即是對高級程序語言進行翻譯的一門科學技術, 我們都知道計算機程序由程序語言編寫而成, 在早期計算機程序語言發展較為緩慢, 因為計算機存儲的數據和執行的程序都是由0、1代碼組合而成的, 那麼在早期程序員編寫計算機程序時必須十分了解計算機的底層指令代碼通過將這些微程序指令組合排列從而完成一個特定功能的程序, 這就對程序員的要求非常高了。人們一直在研究如何如何高效的開發計算機程序, 使編程的門檻降低。[2]
編譯器
C語言編譯器是一種現代化的設備, 其需要藉助計算機編譯程序, C語言編譯器的設計是一項專業性比較強的工作, 設計人員需要考慮計算機程序繁瑣的設計流程, 還要考慮計算機用戶的需求。計算機的種類在不斷增加, 所以, 在對C語言編譯器進行設計時, 一定要增加其適用性。C語言具有較強的處理能力, 其屬於結構化語言, 而且在計算機系統維護中應用比較多, C語言具有高效率的優點, 在其不同類型的計算機中應用比較多。[3]
C語言編譯器前端設計
編譯過程一般是在計算機系統中實現的, 是將源代碼轉化為計算機通用語言的過程。編譯器中包含入口點的地址、名稱以及機器代碼。編譯器是計算機程序中應用比較多的工具, 在對編譯器進行前端設計時, 一定要充分考慮影響因素, 還要對詞法、語法、語義進行分析。[3]
1 詞法分析[3]
詞法分析是編譯器前端設計的基礎階段, 在這一階段, 編譯器會根據設定的語法規則, 對源程序進行標記, 在標記的過程中, 每一處記號都代表著一類單詞, 在做記號的過程中, 主要有標識符、關鍵字、特殊符號等類型, 編譯器中包含詞法分析器、輸入源程序、輸出識別記號符, 利用這些功能可以將字型大小轉化為熟悉的單詞。[3]
2 語法分析[3]
語法分析是指利用設定的語法規則, 對記號中的結構進行標識, 這包括句子、短語等方式, 在標識的過程中, 可以形成特殊的結構語法樹。語法分析對編譯器功能的發揮有著重要影響, 在設計的過程中, 一定要保證標識的准確性。[3]
3 語義分析[3]
語義分析也需要藉助語法規則, 在對語法單元的靜態語義進行檢查時, 要保證語法規則設定的准確性。在對詞法或者語法進行轉化時, 一定要保證語法結構設置的合法性。在對語法、詞法進行檢查時, 語法結構設定不合理, 則會出現編譯錯誤的問題。前端設計對精確性要求比較好, 設計人員能夠要做好校對工作, 這會影響到編譯的准確性, 如果前端設計存在失誤, 則會影響C語言編譯的效果。[3]

⑧ 編譯原理的最左推導和最右推導問題

最左推導:
S=> (L) =>(L,S)=>(S,S)=>(a,S)=>(a,(L))=>(a,(L,S))=>(a,(S,S))=>(a,((L),S))=>(a,((L,S),S))
=>(a,((S,S),S))=>(a,((a,S),S))=>(a,((a,a),S))=>(a,((a,a),(L)))=>(a,((a,a),(L,S)))
=>(a,((a,a),(S,S)))=>(a,((a,a),(a,S)))=>(a,((a,a),(a,a))) 共17步
最右推導
S=> (L) =>(L,S)=>(L,(L))=>(L,(L,S))=>(L,(L,(L)))=>(L,(L,(L,S)))=>(L,(L,(L,a)))=>(L,(L,(S,a)))
=>(L,(L,(a,a)))=>(L,(S,(a,a)))=>(L,((L),(a,a)))=>(L,((L,S),(a,a)))=>(L,((L,a),(a,a)))
=>(L,((S,a),(a,a)))=>(L,((a,a),(a,a)))=>(S,((a,a),(a,a)))=>(a,((a,a),(a,a)))

⑨ 編譯過程分為哪幾個階段各階段的遵循的原則、識別機構、使用的文法編譯原理

編譯原理中的遍概念
編譯階段也常常劃分為兩大步驟,分析步驟和綜合步驟 分析步驟和綜合步驟 分析步驟是指對源程序的分析 -線性分析(詞法分析或掃描) -層次分析(語法分析) -語義分析 綜合步驟是指後端的工作,為目標程序的生成而進行的綜合

你分析過嗎?若按照這種組合方式實現編譯程序,可以設想,某一編譯程序的前端加上相應不同的後 端則可以為不同的機器構成同一個源語言的編譯程序。也可以設想,不同語言編譯的前端生成同一種中間 語言,再使用一個共同的後端,則可為同一機器生成幾個語言的編譯程序。

一個編譯過程可由一遍、兩遍或多遍完成。所謂"遍",也稱作"趟",是對源程序或其等價的中間語言程 序從頭到尾掃視並完成規定任務的過程。每一遍掃視可完成上述一個階段或多個階段的工作。例如一遍可 以只完成詞法分析工作;一遍完成詞法分析和語法分析工作;甚至一遍完成整個編譯工作。對於多遍的編 譯程序,第一遍的輸入是用戶書寫的源程序,最後一遍的輸出是目標語言程序,其餘是上一遍的輸出為下 一遍的輸入。

在實際的編譯系統的設計中,編譯的幾個階段的工作究竟應該怎樣組合,即編譯程序究竟分成幾遍, 參考的因素主要是源語言和機器(目標機)的特徵。比如源語言的結構直接影響編譯的遍的劃分;像 PL/1 或 ALGOL 68 那樣的語言,允許名字的說明出現在名字的使用之後,那麼在看到名字之前是不便為包含該名 字的表達式生成代碼的,這種語言的編譯程序至少分成兩遍才容易生成代碼。另外機器的情況,即編譯程 序工作的環境也影響編譯程序的遍數的劃分。遍數多一點,整個編譯程序的邏輯結構可能清晰些,但遍數 多即意味著增加讀寫中間文件的次數,勢必消耗較多時間,一般會比一遍的編譯要慢。

⑩ 程序的編譯過程是怎樣的程序的解釋過程是怎樣的

編譯器首先用掃描程序掃描源代碼,然後用語法分析程序分析得到語法樹,然後經過語義分析、優化處理,最後通過代碼生成程序得到目標代碼的文件。
整個編譯過程就是(掃描-語法分析-語義分析-優化-目標代碼生成)。通常生成的是匯編代碼,機器代碼,可以直接執行,不需要解釋。
而解釋的過程只使用與解釋型語言,這種語言只編譯成一種中間文件,在運行時通過虛擬機讀取中間文件進行解釋運行。這種語言天生速度比較慢,但可以達到所謂的跨平台效果。
如果想深入了解,推薦看一看《編譯原理》,如果只是想大概了解,推薦看一看《編譯原理》的目錄~呵呵

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