编译原理复习笔记——把某一种高级语言程序等价地转换成另一种低级语言程序(如汇编语言或机器语言程序)的程序

编译程序(compiler)的定义 把某一种高级语言程序等价地转换成另一种低级语言程序(如汇编语言或机器语言程序)的程序。它分为： 诊断编译程序(用于程序开发和诊断） 优化编译程序（用于提高目标代码效率） 交叉编译程序（用于产生不同于宿主机的机器代码） 可变目标编译程序（如果不需要重写其中的与机器无关的部分就能改变目标机） 编译原理是计算机科学中的一个重要领域，主要关注如何将高级编程语言转换成机器可以理解的低级语言，如汇编语言或机器语言。这个过程涉及多个步骤和复杂的技术，包括词法分析、语法分析、中间代码生成、优化以及目标代码产生。 编译程序是一个特殊的软件，其主要任务是将高级语言程序转换为等效的低级语言程序。根据功能的不同，编译程序可以分为几类：诊断编译程序用于帮助开发者在开发和调试阶段查找问题；优化编译程序则致力于提高生成的目标代码的运行效率；交叉编译程序可以生成适应不同硬件平台的代码；而可变目标编译程序允许在无需大幅度修改的情况下适应新的目标机器。 编译程序的工作通常分为五个阶段。词法分析将源代码分解成一个个被称为“标记”的小单元，这些标记代表了源代码中的关键字、标识符、常量和运算符。接下来，语法分析阶段根据文法规则检查标记序列是否符合语法规则，形成抽象语法树（AST）。然后，中间代码生成阶段将源代码的语法结构转化为一种与特定机器无关的中间语言，便于后续处理。优化阶段通过对中间代码进行改进，删除冗余操作，改进数据布局，以提高生成代码的运行速度。目标代码产生阶段将中间代码转换为特定机器的汇编语言或机器语言。 文法是描述编程语言结构的形式规则，上下文无关文法（Context-Free Grammar, CFG）是编译器设计中常用的一种文法模型。一个上下文无关文法由四个组成部分：终结符集合、非终结符集合、开始符号和产生式集合。正规集和正规表达式是描述有限语言的工具，而确定有限自动机（DFA）和非确定有限自动机（NFA）是识别这些语言的计算模型。它们之间的等价性关系在编译器设计中至关重要，因为它们提供了将语言规则转化为可执行程序的手段。 自上而下的语法分析方法，如递归下降分析，是从文法的开始符号开始，尝试推导出输入字符串的语法树。然而，这种方法可能会遇到问题，如左递归、回溯、虚假匹配等。左递归是文法中的一种特殊结构，可能导致分析过程无限循环，需要通过特定技术消除。为了提高分析效率并避免回溯，可以使用LL(1)文法，这是一种允许分析器在分析时仅查看一个输入符号的预测分析方法，适用于构造无回溯的自上而下分析程序。 编译原理是连接高级编程语言和机器语言的桥梁，涉及到语言的解析、转化和优化等多个复杂过程。理解这些基本概念和方法对于编写高效、可靠的编译器至关重要。