编译程序的几个阶段和作用

① 编译过程可分为几个阶段

编译程序把一个源程序翻译成目标程序的工作过程分为五个阶段：词法分析；语法分析；中间代码生成；代码优化；目标代码生成。

编译程序一般分为词法分析、语法分析、语义分析与中间代码产生、代码优化、目标代码生成程序5个阶段：

下面是对编译过程的五个阶段的详解

对于编译程序的工作，从输入源程序开始到输出目标程序为止的整个过程，是非常复杂的。但就其过程而言，它与人们进行自然语言直接的翻译有许多相近之处。当我们把一种文字翻译为另一种文字，例如把一段英文翻译为中文时，通常需要经以下列几个步骤：

（1）先要识别出句子中的一个个单词；

（2）分析句子的语法结构；

（3）根据句子的含义进行初步翻译；

（4）对译文进行修饰；

（5）写出最后的译文。

类似地，我们可以把编译程序的工作过程划分为五个阶段：词法分析、语法分析、语义分析与中间代码产生、优化和目标代码生成。

第一阶段：词法分析

词法分析的任务是：输入源程序，对构成源程序的字符串进行扫描和分解，识别出一个个的单词（亦称单词符号或简称符号），如基本字（begin、end、if、for、while），标识符、常数、运算符和界符（标点符号、左右括号）。

单词符号是语言的基本组成成分，是人们理解和编写程序的基本要素。识别和理解这些要素无疑也是翻译的基础。如同将英文翻译成中文的情形一样，如果你对英语单词不理解，那就谈不上进行正确的翻译。在词法分析阶段的工作中所依循的是语言的词法规则（或称构词规则）。描述词法规则的有效工具是正规式和有效自动机。

第二阶段：语法分析

语法分析的任务是：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位（语法范畴），如“短语”、“句子”、“程序段”和“程序”等。通过语法分析，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。例如：Z= X + 0168*Y;代表一个“赋值语句”，而其中的代表X + 0168*Y一个“算术表达式”。因而，语法分析的任务就是识别X + 0.618 * Y为算术表达式，同时，十倍上述整个符号串属于赋值语句这个范畴。

第三阶段:语义分析与中间代码产生

这一阶段的任务是：对语法分析所识别出的各类语法范畴，分析其含义，并进行初步翻译（产生中间代码）。这一阶段通常包含两个方面的工作。首先，对每种语法范畴进行语义i安插，例如，变量是否定义、类型是否正确等等。如果语义正确，则进行另一方面工作，即进行中间代码的解释。

这一阶段所依循的是语言的语义规则。通常使用属性文法描述语义规则。“翻译”仅仅在这里才开始涉及到。所谓“中间代码”是一种含义明确、便于处理的记号系统，它通常独立于具体的硬件。这种记号系统或者与现代计算机的指令形式有某种程度的接近，或者能够比较容易地把它变换成现代计算机的机器指令。

例如，许多编译程序采用了一种与“三地址指令”非常近似的“四元式”作为中间代码。它的意义是：对“左右操作数”进行某种运（由“算符”指明），把运算所得的值作为“结果”保留下来。在采用四元式作为中间代码的情形下，中间代码产生的任务就是按语言的语法规则把各类范畴翻译成四元式序列。

一般而言，中间代码是一种独立于具体硬件的记号系统。常用的中间大妈，除了四元式之外，还有三元式、间接三元式、逆波兰记号和树形表示等等。

第四阶段：代码优化

优化的任务在于对前段产生的中间代码进行加工变换，以期在最后阶段能产生出更为高效（省时间和空间）的目标代码。优化的主要方面有：公关子表达式的提取、循环优化、删除无用代码等等。有时，为了便于“并行运算”，还可以对代码进行并行化处理。优化所依循的原则是程序的等价变换规则。

第五阶段：目标代码生成程序

这一阶段的任务是：把中间代码（或经优化处理之后）变换成特定机器上的低级语言代码。这阶段实现了最后的翻译，它的工作有赖于硬件系统结构和机器指令含义。这阶段工作非常复杂，设计到硬件系统功能部件的运用，机器指令的选择，各种数据类型变量的存储空间分配，以及寄存器和后援寄存器的调度，等等。

目标代码的形式可以是绝对指令代码或可重定位的指令代码或汇编指令代码。如目标代码是绝对指令代码，则这种目标代码可立即执行。如果目标代码是汇编指令代码，则需汇编器汇编之后才行运行。必须指出，现在多数实用编译程序所产生的目标代码都是一种可重定位的指令代码。这种目标代码在运行前必须借助于一个连接装配程序把各个目标模块（包括系统提供的库函数）连接在一起，确定程序变量（或常数）在主存中的位置，装入内存中指定的起始地址，使之成为一个可以运行的绝对指令代码程序。

② 什么叫编译程序

编译程序是一种将源代码转化为机器语言的过程。

以下是详细解释：

编译程序的定义：

编译程序，也称为编译器，是一种特殊的计算机程序，其主要功能是将人类编写的源代码转化为计算机可以直接执行的机器语言。这个过程称为编译。编译器接收源代码作为输入，进行语法分析、语义分析等一系列处理，最终生成可执行文件或者目标代码。

编译程序的工作流程：

编译程序的工作过程大致可以分为三个阶段。第一阶段是词法分析，编译器读取源代码并识别出一个个独立的词汇单位，如关键字、变量名等。第二阶段是语法分析，编译器根据识别出的词汇单位检查其语法结构是否正确。第三阶段是代码生成与优化，编译器将语法正确的源代码转化为机器语言代码，并进行必要的优化处理。完成这三个阶段后，编译器输出目标文件或可执行文件。

编译程序的重要性：

编译程序在软件开发中扮演着至关重要的角色。它使得开发者可以使用更易于编写和理解的高级语言进行编程，同时，通过编译过程，源代码可以被转化为计算机硬件可以直接执行的机器语言，从而实现软件的功能。此外，编译器还能在编译过程中检查源代码中的错误并提示开发者进行修改，这对于提高软件的质量和稳定性至关重要。

总的来说，编译程序是一个将源代码转化为机器语言的过程，它涉及多个阶段的工作流程，是软件开发中不可或缺的一环。通过编译过程，开发者可以更方便地编写和理解代码，同时确保软件的正确性和高效性。

③ 编译程序有哪些主要构成成分它们各自的主要功能是什么

编译过程分为分析和综合两个部分，并进一步划分为词法分析、语法分析、语义分析、代码优化、存储分配和代码生成等六个相继的逻辑步骤。这六个步骤只表示编译程序各部分之间的逻辑联系，而不是时间关系。

编译过程既可以按照这六个逻辑步骤顺序地执行，也可以按照平行互锁方式去执行。在确定编译程序的具体结构时，常常分若干遍实现。对于源程序或中间语言程序，从头到尾扫视一次并实现所规定的工作称作一遍。每一遍可以完成一个或相连几个逻辑步骤的工作。

例如，可以把词法分析作为第一遍；语法分析和语义分析作为第二遍；代码优化和存储分配作为第三遍；代码生成作为第四遍。

反之，为了适应较小的存储空间或提高目标程序质量，也可以把一个逻辑步骤的工作分为几遍去执行。例如，代码优化可划分为代码优化准备工作和实际代码优化两遍进行。

(3)编译程序的几个阶段和作用扩展阅读

从左至右逐个字符地对源程序进行扫描，产生一个个的单词符号，把作为字符串的源程序改造成为单词符号串的中间程序。执行词法分析的程序称为词法分析程序或扫描器。

源程序中的单词符号经扫描器分析，一般产生二元式：单词种别；单词自身的值。单词种别通常用整数编码，如果一个种别只含一个单词符号，那么对这个单词符号，种别编码就完全代表它自身的值了。若一个种别含有许多个单词符号，那么，对于它的每个单词符号，除了给出种别编码以外，还应给出自身的值。

词法分析器一般来说有两种方法构造：手工构造和自动生成。手工构造可使用状态图进行工作，自动生成使用确定的有限自动机来实现。

编译程序的语法分析器以单词符号作为输入，分析单词符号串是否形成符合语法规则的语法单位，如表达式、赋值、循环等，最后看是否构成一个符合要求的程序，按该语言使用的语法规则分析检查每条语句是否有正确的逻辑结构，程序是最终的一个语法单位。编译程序的语法规则可用上下文无关文法来刻画。