学堂在线_编译技术学习笔记

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1、基本概念：

编译程序的5个过程：
- 词法分析（扫描源程序，以空格为分界，识别出一个个单词或称符号）；
- 语法分析（单词合并为语法短语）；
- 语义分析（审查语义错误、收集符号类型信息）和中间代码生成（将源程序转换为系统内部识别形式，通常为四元式形式）；
- 代码优化（对中间代码进行优化使更高效，整合各个四元式）；
- 目标代码生成（把中间代码变换成特定机器上的指令代码，指令采用绝对地址或可重定位地址）。
注：目标指令代码有多种形式：汇编语言形式（即生成汇编语言形式的代码序列，简单易读，便于交叉编译，缺点是还需再汇编一次到二进制可执行指令）、可重定位二进制代码形式（即二进制代码模块，经过模块首地址相对寻址、链接、同时将预定义stl和已编译模块载入，形成可直接运行的代码序列）、内存形式（是load-and-go模式，编译结束被立即在原编译器所在内存位置执行）。
符号表作用：是语义分析、目标代码生成阶段地址分配的依据，检查标识符的上下文一致性和合法性需要用到；编译过程中给每个变量进行地址分配后，变量信息存储于符号表，后期获取变量存储地址需要查询符号表。
错误检测：将源程序中的错误尽可能多的诊察、适当校正，使程序员及时发现错误，从而减少编译错误次数等。
编译程序中语言分类：
- 面向机器：机器语言、汇编语言；
- 面向人类：高级程序设计语言、SQL查询语言、形式化描述语言（如，E:: = E ’ + ’ E | E ’ * ’ | id;）。
编译程序按过程分类：
- 翻译程序，是将一种语言（源语言）程序转换为逻辑上等价的另一种语言（目标语言）程序；
- 编译程序，源语言是高级语言，目标语言是汇编语言或机器语言的翻译程序；
- 汇编程序，源语言是汇编语言，目标语言是机器语言的翻译程序；
- 解释程序，源语言程序作为输入，但不产生目标程序，而是边解释边执行源程序本身。
文法，描述了语言的规则，用以判定一个字符串是不是一个结构合法的程序，包括词法规则（描述语言单词符号构成约定，如标识符、常数、运算符，描述工具通常为正规文法包括正规式、有限自动机）和语法规则（描述语法单位的构成约定，如表达式、语句、函数、过程等，描述工具通常为上下文无关文法）。
- 字母表∑（是符号元素的非空集合）、符号（字母表中的元素）、符号串（字母表中符号的有穷序列）。空符号串即不含任何符号的符号串，用ε表示。符号串可以求长度、可以连接、求幂，符号串集合可以有求乘积（类似两个集合任意元素连接）、求幂、闭包（闭包是所有集合的幂求并集，实际意义是符号串集合能产生的所有可能符号串，分非空正则闭包A+和闭包A*）运算。
- 上下文无关文法：规则也称产生式，是一个有序对（A，α），可写为A→α或A::=α，它定义了语言语法单位结构的规则，符号“→”表示“定义为”或“由……组成”；推导，用产生式右边成分反复替换左边成分的过程，它最终能还原句子；语法树，是语法结构的图形表示，用以展示句子的语法结构、推导过程。
- 编译程序中的文法：是一个四元组，G[S] = (Vn,Vt,P,S)，Vn是非空有穷集，其每个元素称为非终结符，该符号仅在产生式的左部出现；Vt中每个元素称为终结符，在产生式中仅在右侧出现的符号；Vn与Vt的交集是空集；他们的并集中的每个符号都称为文法符号；P是产生式的有穷集合，A∈Vn；S是文法的开始符号（根符号，识别符号），S∈Vn。注：G[S]可简写为G，左部相同的产生式可以“|”合并右部。
- 推导与归约：推导→向右，归约→向左，广义推导（允许左右相等）标注*，连续（多次推导）推导标注+。规范推导（最右推导），右部为终结符号串或空符号串，其所得句型称为规范句型（最右句型），与其对应的归约为规范归约（最左归约）。先替换右侧非终结符。
- 句型和句子：产生式中，α限定为终结符，则为句子；α不限定，则为句型。语言，即文法G[S]可产生的所有句子的集合，记为L(G[S])。
- 等价文法：不同文法，但产生的句子集合相同。
- 递归文法和递归产生式：产生式左右两部能相同，可实现用有穷的产生式来描述无穷的语言。
- 短语、直接短语和句柄：最左直接短语叫句柄。
- 文法的二义性：文法中一个句子对应两棵不同的语法树。
词法分析
- 确定的有限自动机（Determnistic Finite Automata）：正则文法所对应的语言可以用状态转换图来识别，是对状态转换图进一步形式化的结果。(状态转换图是有限自动机的一种表示形式。)
状态图构造DFA：
用矩阵表示DFA：

-非确定有限自动机：

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