編譯技術原理

A. 編譯器的工作原理

編譯 是從源代碼（通常為高級語言）到能直接被計算機或虛擬機執行的目標代碼（通常為低級語言或機器語言）的翻譯過程。然而，也存在從低級語言到高級語言的編譯器，這類編譯器中用來從由高級語言生成的低級語言代碼重新生成高級語言代碼的又被叫做反編譯器。也有從一種高級語言生成另一種高級語言的編譯器，或者生成一種需要進一步處理的的中間代碼的編譯器（又叫級聯）。
典型的編譯器輸出是由包含入口點的名字和地址， 以及外部調用（到不在這個目標文件中的函數調用）的機器代碼所組成的目標文件。一組目標文件，不必是同一編譯器產生，但使用的編譯器必需採用同樣的輸出格式，可以鏈接在一起並生成可以由用戶直接執行的EXE,
所以我們電腦上的文件都是經過編譯後的文件。

B. 編譯原理課程講什麼內容

《編譯原理》課程介紹編譯器構造的一般原理和基本實現方法，主要介紹編譯器的各個階段：詞法分析、語法分析、語義分析、中間代碼生成、代碼優化和目標代碼生成。本課程在介紹命令式程序設計語言實現技術的同時，強調一些相關的理論知識，如形式語言和自動機理論、語法制導的定義和屬性文法、類型論等。它們是計算機專業理論知識的重要一部分，在本書中結合應用來介紹這些知識，有助於學生較快領會和掌握。本課程強調形式化描述技術，並以語法制導定義作為翻譯的主要描述工具。本課程強調對編譯原理和技術在宏觀上的理解，作為原理性的教學，本課程主要介紹基本的理論和方法，不偏向於某種源語言或目標機器。

C. 編譯原理-解釋什麼是自展技術。

首先確定一個非常簡單的核心語言 L0，用機器語言或匯編語言書寫出它的編譯
程序 T0，再把語言 L0 擴充到 L1，此時 L0 ⊂ L1 ,並用 L0 編寫 L1 的編譯程序 T1，再把語
言 L1 擴充為 L2，有 L1 L2 ,並用 L1 編寫 L2 的編譯程序 T2，……，如此逐步擴展下去，
好似滾雪球一樣，直到我們所要求的編譯程序。

D. C語言編譯原理

編譯共分為四個階段：預處理階段、編譯階段、匯編階段、鏈接階段。

1、預處理階段：

主要工作是將頭文件插入到所寫的代碼中，生成擴展名為「.i」的文件替換原來的擴展名為「.c」的文件，但是原來的文件仍然保留，只是執行過程中的實際文件發生了改變。（這里所說的替換並不是指原來的文件被刪除）

2、匯編階段：

插入匯編語言程序，將代碼翻譯成匯編語言。編譯器首先要檢查代碼的規范性、是否有語法錯誤等，以確定代碼的實際要做的工作，在檢查無誤後，編譯器把代碼翻譯成匯編語言，同時將擴展名為「.i」的文件翻譯成擴展名為「.s」的文件。

3、編譯階段：

將匯編語言翻譯成機器語言指令，並將指令打包封存成可重定位目標程序的格式,將擴展名為「.s」的文件翻譯成擴展名為「.o」的二進制文件。

4、鏈接階段：

在示例代碼中，改代碼文件調用了標准庫中printf函數。而printf函數的實際存儲位置是一個單獨編譯的目標文件（編譯的結果也是擴展名為「.o」的文件），所以此時主函數調用的時候，需要將該文件（即printf函數所在的編譯文件）與hello world文件整合到一起，此時鏈接器就可以大顯神通了，將兩個文件合並後生成一個可執行目標文件。

E. 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]

F. 計算機科學與技術中編譯原理簡答題

時間有點久記得不太真切，用通俗語言說，希望題主盡量查閱書籍參考資料自行驗證理解。

1、什麼是移進項目，什麼是規約項目

這個是自頂向下和自下向上分析時候用到的。所謂移進就是不處理，所謂規約就是處理，合並，替換。比如當前符合某個正規式左部，就用這個正規式右部替換左部，稱為規約。兩種操作的目的都是為了分析整體是否符合語法樹。

2、請給出生成C語言語句序列的文法（假定s表示任意一個語句，它為終結符）

關於這個，我感覺你描述的不是很清楚，因為C語言文法包含的正規式還是挺多的，如果單指statement的話，
statement_listà
statement
| statement_list statement

Statementà
| compound_statement
| expression_statement
| selection_statement
| iteration_statement
| jump_statement
再配合上相應的終結符。

3、能用上下文無關文法生成正規集嗎？為什麼？

可以。不過無法保證不含沖突。

4、計算first集和follow集對於構造自頂向下的語法分析器有什麼作用？

可以用來排除沖突。例如移進-移進沖突，移進-規約沖突。

5、是否可能存在這樣一個DFA，它的所有狀態都是接受狀態，包括其實狀態，為什麼？

這個愛莫能助，據我的構想是可以的，但是這樣的DFA最終都會成為單一狀態DFA。

G. 什麼是編譯原理

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。雖然只有少數人從事編譯方面的工作，但是這門課在理論、技術、方法上都對學生提供了系統而有效的訓練，有利於提高軟體人員的素質和能力。
這門課程關注的是編譯器方面的產生原理和技術問題，似乎和計算機的基礎領域不沾邊，可是編譯原理卻一直作為大學本科的 必修課程，同時也成為了研究生入學考試的必考內容。編譯原理及技術從本質上來講就是一個演算法問題而已，當然由於這個問題十分復雜，其解決演算法也相對復雜。 我們學的數據結構與演算法分析也是講演算法的，不過講的基礎演算法，換句話說講的是演算法導論，而編譯原理這門課程講的就是比較專註解決一種的演算法了。在20世紀 50年代，編譯器的編寫一直被認為是十分困難的事情，第一Fortran的編譯器據說花了18年的時間才完成。在人們嘗試編寫編譯器的同時，誕生了許多跟 編譯相關的理論和技術，而這些理論和技術比一個實際的編譯器本身價值更大。就猶如數學家們在解決著名的哥德巴赫猜想一樣，雖然沒有最終解決問題，但是其間 誕生不少名著的相關數論。

H. 編譯程序的構造需要掌握哪些原理和技術

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。

I. 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。。。

J. 漢語程序設計語言的編譯原理

漢編系統是一個互動式的程序設計環境，最初是為程序員在小型和微型計算機上開發應用程序而設計的。主要應用於科學計算和工業控制，比如儀器、機器人、過程式控制制、圖形和圖像處理、人工智慧和商業應用。漢編語言的主要優點是軟體開發快速、互動式、計算機硬體的高效使用等。
漢編語言與傳統語言最大的不同是它的可擴展性。漢編語言的編程過程就是定義新的詞，詞實際上就是語言的新命令。詞可以用一系列以前定義的詞來定義，這個過程與教育孩子的過程相似：我們總是用孩子們以前理解的概念來教給孩子們新的概念，而這些詞被稱為「高級定義」。同樣，新的詞也可以用匯編代碼定義。
可擴展性的結果是我們在開發一個應用的同時，也間接地開發了一個特殊的、針對這一類應用的「面向應用的模塊，它可以用於或者經過修改之後被用於相似的應用。
漢編語言的可擴展性並不僅僅是為語言自身增加新的命令，所以不要把定義詞與傳統高級語言定義函數、過程等同。漢編系統還能對定義詞(建詞)進行擴展，創建一個可以定義其它詞的詞，這種詞被稱為「定義詞」。在創建這樣一個定義詞的時候，程序員能夠指定它所創建的詞在編譯時間、運行時間或者這兩種狀態下的特殊行為。這個能力允許我們定義特殊的數據類型，並對其行為和結構實施完全的控制。又由於這種詞的運行時行為可以用高級語言或者匯編語言來定義，所以由定義詞創建的詞將具有與其它漢編詞一樣的性能。系統也允許我們增加一個新的「編譯指示符」以實現特殊類型的循環或者其它的控制結構。比如，漢語言定義一個程序變數的詞：給，其代碼大概如下：
編給(32位數-<變數名>-)編譯時
(---32位數)運行時
建詞可用地址4位元組空出寫
動作讀
。
定義變數時
5給變數一
則5被自動寫入變數一的實體域中
運行「變數一」時
變數一
則變數一實體域中的數字5被自動讀取，放到數摞上 漢編詞可以使用以前定義的詞或者匯編代碼來定義，它們與其它語言的子程序相似，也與其它語言的命令等效。漢編系統允許我們在鍵盤上打入一條指令的詞名，這個詞將被立即執行。然而，如果我們把功能的詞名放到定義中，將編譯成對於這個詞的引用。
高級詞是由其它詞的集合來定義的，我們可以把這個過程想像成是其它語言的宏。新的詞被加入到它們可以使用的存儲器中，其定義被加入到詞典中。在一個漢編詞的命名規則中，只有很少的幾個字元不能作為詞名使用。
當遇到一個詞的時候，漢編系統就通過詞典搜索希望找到這個詞的定義，如果找到這個詞定義的功能，或者被立即執行，或者作為引用而被編譯到新的定義中。然而，如果在詞典中沒有找到這個詞，系統就試著把它轉換成一個數。如果轉換成功，就把它放在數摞上。如果不能轉換成數字，就顯示這個未定義的詞名並列印出一個錯誤的信息來報告這個詞是系統所不知道的。
漢編詞的執行流程大概可以用一個詞來模擬如下：

編查詞測試
{詞名串--}
255個位元組空給詞名串
詞名串255填0
詞名串字串傳送
詞名串(查詞)
0=
就
計位元組
串>數
就
♀
否則
字串未定義詞名串字串+傳送
詞名串計位元組
回車印字串
全復位
然後
否則
執行
然後
。★
字串看數摞查詞測試數摞已空!★
字串123456查詞測試★.
看數摞[1]123456★.
顯123456★
字串看方法查詞測試
看方法未定義
漢編系統編譯流程如右圖(流程圖來源：漢編新浪博客)所示。
漢編語言堅持「結構化程序設計」原理：
·詞必須在引用之前被定義；
·邏輯流限制只有順序、條件和循環，有專門的詞用於實現常用的程序控制結構；
·程序員使用許多小的、獨立的模塊（詞）來實現最大的可測試性和可靠性；
這種方法有兩個明顯的優點
·新的詞總是用以前定義和測試過的詞來構造，所以調試更容易。模塊可以單獨執行以測試它的功能；
·固有的模塊性使漢編語言成為一個「設計性語言」，允許自頂向下的設計同時保持自底向上的測試。一個詞可以在不同的程序中使用，但是它的功能只需要定義一次；
這些都保證了漢編軟體能夠快速和有效地被開發，同時，如果管理得當，也可以作為自身文檔的基礎。
漢編語言的5個主要元素決定了它的特點：
·一個詞典；
·兩個數摞，一個是參數摞，另一個是用於嵌套的返回摞；
·鍵盤（輸入流）解釋器；
·一個編譯器；
·虛擬存儲； 詞典是漢編定義詞的數據和代碼存儲空間，也為編譯建立了詞的索引。詞典中的詞包括漢編程序代碼詞、常數定義詞、變數定義詞、不定量定義詞，面向對象部分還有模板、對象、對象事件、消息。
漢編代碼存儲在詞典中。詞典占據了系統存儲器的很大部分，它由一個串線鏈接的可變長度的項目組成，每個項目定義了一個詞。每個定義的內容根據詞的類型（數據項、常數、操作序列等）而有所不同，詞典是可擴展的。
詞是由「定義詞」加入詞典的，最常用的定義詞是「編。」當「編」執行的時候，馬上就把後面的詞名掃描，建立一個詞典項，然後進入「編譯」模式。有許多不同的編譯方法，最常用的是「串線編碼」，這種方法把定義編譯成一系列以前定義詞的地址引用。詞的定義由「。」（句號）結束。下面就是一個詞的定義：
編平方(--)♂*顯。

當一個詞名項被編譯到詞典中的時候（稱為定義的首部），它包含一個指向詞典中前一個首部的指針。新詞的詞名加入詞典（這里就是平方），接著一個指向詞名為「（編）」子程序調用的指針編譯到詞典中作為定義的第一部分，這個指針指向一段在解釋定義體時需要執行的代碼。當然，這里所說的不是唯一的編譯技術，但它的應用最為普遍，這種技術稱為間接串線編碼，因為定義中的第一個項目是一段代碼的引用，這段代碼知道如何解釋定義的其它部分。
定義的其它部分稱為這個定義的體。在編譯模式下，系統將依次尋找每個詞的首部。每個首部地址依次放到定義體中，這樣就產生了一個地址列表。最後在到達「。」時，詞名為「。」的子程序地址被編譯進詞典。「。」子程序用來將控制返回到調用詞，就像一個子程序返回一樣。