compiler
把用高级程序设计语言书写的源程序,翻译成等价的计算机汇编语言或机器语言的目标程序的翻译程序。编译程序属于采用生成性实现途径实现的翻译程序。它以高级程序设计语言书写的源程序作为输入,而以汇编语言或机器语言表示的目标程序作为输出。编译出的目标程序通常还要经历运行阶段,以便在运行程序的支持下运行,加工初始数据,算出所需的计算结果。编译程序的实现算法较为复杂。这是因为它所翻译的语句与目标语言的指令不是一一对应关系,而是一多对应关系;同时也因为它要处理递归调用、动态存储分配、多种数据类型,以及语句间的紧密依赖关系。但是,由于高级程序设计语言书写的程序具有易读、易移植和表达能力强等特点,编译程序广泛地用于翻译规模较大、复杂性较高、且需要高效运行的高级语言书写的源程序。
功能 编译程序的基本功能是把源程序翻译成目标程序。但是,作为一个具有实际应用价值的编译系统,除了基本功能之外,还应具备语法检查、调试措施、修改手段、覆盖处理、目标程序优化、不同语言合用以及人-机联系等重要功能。①语法检查:检查源程序是否合乎语法。如果不符合语法,编译程序要指出语法错误的部位、性质和有关信息。编译程序应使用户一次上机,能够尽可能多地查出错误。②调试措施:检查源程序是否合乎设计者的意图。为此,要求编译程序在编译出的目标程序中安置一些输出指令,以便在目标程序运行时能输出程序动态执行情况的信息,如变量值的更改、程序执行时所经历的线路等。这些信息有助于用户核实和验证源程序是否表达了算法要求。③修改手段:为用户提供简便的修改源程序的手段。编译程序通常要提供批量修改手段(用于修改数量较大或临时不易修改的错误)和现场修改手段(用于运行时修改数量较少、临时易改的错误)。④覆盖处理:主要是为处理程序长、数据量大的大型问题程序而设置的。基本思想是让一些程序段和数据公用某些存储区,其中只存放当前要用的程序或数据;其余暂时不用的程序和数据,先存放在磁盘等辅助存储器中,待需要时动态地调入。⑤目标程序优化:提高目标程序的质量,即占用的存储空间少,程序的运行时间短。依据优化目标的不同,编译程序可选择实现表达式优化、循环优化或程序全局优化。目标程序优化有的在源程序级上进行,有的在目标程序级上进行。⑥不同语言合用:其功能有助于用户利用多种程序设计语言编写应用程序或套用已有的不同语言书写的程序模块。最为常见的是高级语言和汇编语言的合用。这不但可以弥补高级语言难于表达某些非数值加工 *** 作或直接控制、访问外围设备和硬件寄存器之不足,而且还有利于用汇编语言编写核心部分程序,以提高运行效率。⑦人-机联系:确定编译程序实现方案时达到精心设计的功能。目的是便于用户在编译和运行阶段及时了解内部工作情况,有效地监督、控制系统的运行。
早期编译程序的实现方案,是把上述各项功能完全收纳在编译程序之中。然而,习惯做法是在 *** 作系统的支持下,配置调试程序、编辑程序和连接装配程序,用以协助实现程序的调试、修改、覆盖处理,以及不同语言合用功能。但在设计编译程序时,仍须精心考虑如何与这些子系统衔接等问题。
工作过程 编译程序必须分析源程序,然后综合成目标程序。首先,检查源程序的正确性,并把它分解成若干基本成分;其次,再根据这些基本成分建立相应等价的目标程序部分。为了完成这些工作,编译程序要在分析阶段建立一些表格,改造源程序为中间语言形式,以便在分析和综合时易于引用和加工(图1)。
数据结构 分析和综合时所用的主要数据结构,包括符号表、常数表和中间语言程序。符号表由源程序中所用的标识符连同它们的属性组成,其中属性包括种类(如变量、数组、结构、函数、过程等)、类型(如整型、实型、字符串、复型、标号等),以及目标程序所需的其他信息。常数表由源程序中用的常数组成,其中包括常数的机内表示,以及分配给它们的目标程序地址。中间语言程序是将源程序翻译为目标程序前引入的一种中间形式的程序,其表示形式的选择取决于编译程序以后如何使用和加工它。常用的中间语言形式有波兰表示、三元组、四元组以及间接三元组等。
分析部分 源程序的分析是经过词法分析、语法分析和语义分析三个步骤实现的。词法分析由词法分析程序(又称为扫描程序)完成,其任务是识别单词(即标识符、常数、保留字,以及各种运算符、标点符号等)、造符号表和常数表,以及将源程序换码为编译程序易于分析和加工的内部形式。语法分析程序是编译程序的核心部分,其主要任务是根据语言的语法规则,检查源程序是否合乎语法。如不合乎语法,则输出语法出错信息;如合乎语法,则分解源程序的语法结构,构造中间语言形式的内部程序。语法分析的目的是掌握单词是怎样组成语句的,以及语句又是如何组成程序的。语义分析程序是进一步检查合法程序结构的语义正确性,其目的是保证标识符和常数的正确使用,把必要的信息收集和保存到符号表或中间语言程序中,并进行相应的语义处理。
综合部分 综合阶段必须根据符号表和中间语言程序产生出目标程序,其主要工作包括代码优化、存储分配和代码生成。代码优化是通过重排和改变程序中的某些 *** 作,以产生更加有效的目标程序。存储分配的任务是为程序和数据分配运行时的存储单元。代码生成的主要任务是产生与中间语言程序符等价的目标程序,顺序加工中间语言程序,并利用符号表和常数表中的信息生成一系列的汇编语言或机器语言指令。
结构 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。
一个编译程序是否分遍,以及如何分遍,根据具体情况而定。其判别标准可以是存储容量的大小、源语言的繁简、解题范围的宽窄,以及设计、编制人员的多少等。分遍的好处是各遍功能独立单纯、相互联系简单、逻辑结构清晰、优化准备工作充分。缺点是各遍之中不可避免地要有些重复的部分,而且遍和遍之间要有交接工作,因之增加了编译程序的长度和编译时间。
一遍编译程序是一种极端情况,整个编译程序同时驻留在内存,彼此之间采用调用转接方式连接在一起(图2)。当语法分析程序需要新符号时,它就调用词法分析程序;当它识别出某一语法结构时,它就调用语义分析程序。语义分析程序对识别出的结构进行语义检查,并调用“存储分配”和“代码生成”程序生成相应的目标语言指令。
随着程序设计语言在形式化、结构化、直观化和智能化等方面的发展,作为实现相应语言功能的编译程序,也正向自动程序设计的目标发展,以便提供理想的程序设计工具。
参考书目
陈火旺、钱家骅、孙永强编:《编译原理》,国防工业出版社,北京,1980。
AVAho, Principles of Compiler Design,Addison Wes-ley, Reading, Massachusetts, 1977
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编译程序 (compiler)
将用高级程序设计语言书写的源程序,翻译成等价的用计算机汇编语言、机器语言或某种中间语言表示的目标程序的翻译程序。用户利用编译程序实现数据处理任务时,先要经历编译阶段,再经历运行阶段。编译阶段以源程序作为输入,以目标程序作为输出,其主要任务是将源程序翻译成目标程序。运行阶段的任务是运行所编译出的目标程序,实现源程序中指定的数据处理任务,其工作通常包括:输入初始数据,对数据或文件进行数据加工,输出必要信息和加工结果等。编译程序的实现算法较为复杂。这是因为它所翻译的语句与目标语言的指令不是一一对应关系,而是一多对应关系;同时因为它要在编译阶段处理递归调用、动态存储分配、多种数据类型 实现 、 代码生成与代码优化等繁杂技术问题;还要在运行阶段提供良好、有效的运行环境。由于高级程序设计语言书写的程序具有易读、易移植和表达能力强等特点,所以编译程序广泛地用于翻译规模较大、复杂性较高、且需要高效运行的高级语言书写的源程序。
功能 编译程序的基本功能是把源程序翻译成目标程序。此外,还要具备语法检查、调试措施、修改手段、覆盖处理、目标程序优化、不同语言合用以及人机联系等具有实际应用价值的重要功能。①语法检查。检查源程序是否合乎语法 。②调试措施。检查源程序是否合乎用户的设计意图。③修改手段。为用户提供简便的修改源程序的手段。④覆盖处理。主要为处理程序较长、数据量较大的大型问题程序而设置。基本思想是让一些程序段和数据公用某些存储区,其中只存放当前要用的程序段或数据,其余暂时不用的程序段和数据均存放在磁盘等辅助存储器中,待需要时动态地调入存储区中运行。⑤目标程序优化。提高目标程序的质量,即使编译出的目标程序运行时间短、占用存储少。⑥不同语言合用 。便于用户利用多种程序设计语言编写应用程序或套用已有的不同语言书写的程序模块。最为常见的是高级语言和汇编语言的合用。⑦人机联系。便于用户在编译和运行阶段及时了解系统内部工作情况,有效地监督、控制系统的运行。
早期编译程序的实现方案,是把上述各项功能完全收纳在编译程序之中 。后来的习惯方法是在 *** 作系统的支持下,配置编辑程序、调试程序、连接装配程序等实用程序或工具软件,目的是创造一个良好的开发环境和运行环境,便于应用软件的编程、修改、调试、集成以及报表生成、界面设计等工作。但编译程序设计者设计编译方案时,仍需精心考虑上述各项功能,较好地解决目标程序与这些实用程序或软件工具之间的配合与衔接等问题。
工作过程 编译程序必须分析源程序,然后综合成目标程序。为达到这个目的,编译程序要在分析阶段建立一些表格,改造源程序为中间语言形式,以便在分析和综合时易于引用和加工。
数据结构 分析和综合时所用的主要数据结构,包括符号表、常数表和中间语言程序。符号表由源程序中所用的标识符连同它们的属性组成,其中属性包括种类(如变量、数组、结构、函数、过程等)、类型(如整型、实型、字符串、复型、标号等),以及目标程序所需的其他信息。常数表由源程序中用的常数组成,其中包括常数的机内表示以及分配给它们的目标程序地址。中间语言程序是将源程序翻译成目标程序前引入的一种中间形式的程序,其表示形式的选择取决于编译程序以后如何使用它和如何加工它。常用的中间语言形式有波兰表示、三元组、四元组以及间接三元组等。
分析部分 源程序的分析是经过词法分析、语法分析和语义分析三个步骤实现的。词法分析由词法分析程序(又称为扫描程序 )完成,其任务是识别单词(即标识符 、常数、保留字,以及各种运算符、标点符号等)、造符号表和常数表,以及将源程序换码为编译程序易于分析和加工的内部形式。语法分析程序是编译程序的核心部分,其主要任务是根据语言的语法规则,检查源程序是否合乎语法,并分解源程序。如果不合乎语法,则输出语法出错信息;如果合乎语法,则分解源程 序的语法结构, 构造中间语 言形式的内部程序。语法分析的目的是掌握单词是怎样组成语句的,以及语句又是如何组成程序的。语义分析程序进一步检查合法程序结构的语义正确性,其目的是保证标识符和常数的正确使用,把必要的信息收集和保存到符号表或中间语言程序中,并进行相应的语义处理。
综合部分 综合阶段根据符号表和中间语言程序产生出目标程序,其主要工作包括代码优化、存储分配和代码生成。代码优化是通过重排和改变程序中的某些 *** 作,以产生更加有效的目标程序。存储分配是为程序和数据分配运行时的存储单元。 代码生成是产 生与中间语 言程序等价的目标程序,亦即,顺序加工中间语言程序,利用符号表和常数表中的信息生成一系列的汇编语言或机器语言指令。
动态 20世纪80年代以后,程序设计语言在形式化、结构化、直观化和智能化等方面有了长足的进步和发展,主要表现在两个方面:①随着程序设计理论和方法的发展,相继推出了一系列新型程序设计语言,如结构化程序设计语言、并发程序设计语言、分布式程序设计语言、函数式程序设计语言、智能化程序设计语言、面向对象程序设计语言等;②基于语法、语义和语用方面的研究成果,从不同的角度和层次上深刻地揭示了程序设计语言的内在规律和外在表现形式。与此相应地,作为实现程序设计语言重要手段之一的编译程序,在体系结构、设计思想、实现技术和处理内容等方面均有不同程度的发展、变化和扩充。另外,编译程序已作为实现编程的重要软件工具,被纳入到软件支援环境的基本层软件工具之中。因此,规划编译程序实现方案时,应从所处的具体软件支援环境出发,既要遵循整个环境的全局性要求和规定,又要精心考虑与其他诸层软件 工具之间的相互支援、配合和衔接关系。
具体如下。
编译型工作过程图,编译程序功能就是把高级语言书写的源代码译成与之等价的目标程序(汇编语言或机器语言)。解释型,解释程序实现高级语言的三种方式解释型在词法、语法和语义分析方面与编译程序的工作原理基本相同,但在运行时直接执行源程序或源程序的内部形式,即解释程序不产生源程序的目标程序,解释程序通常可以分为两部分:第一部分是分析部分,经语义分析后把源程序翻译成中间代码,中间代码常用逆波兰式表示。第二部分是解释部分。
高级语言(High-levelprogramminglanguage)是一种独立于机器,面向过程或对象的语言。高级语言是参照数学语言而设计的近似于日常会话的语言。例如,要将2个变量相加并赋值给第三个变量,用高级语言表达为var3=var1+var2。
高级语言的两种执行方式
一、 解释方式
所谓解释方式就是从源程序的第一条语句开始,对每条语句都先解释,然后马上执行刚解释出的这些指令,再对下一条语句做同样的处理,直到所有语句都处理完。
解释方式有一个特点,就是翻译出来的计算机指令并不会存盘(不会生成目标代码)。执行完这些二进制指令就丢失了。因此,解释型语言没执行一次都要重新翻译并执行。
二、 编译方式
所谓编译方式,首先通过编译程序把整个源程序中的所有语句翻译为汇编语言源程序,然后再通过汇编程序把汇编语言源程序翻译为机器语言的机器指令,形成exe文件(可执行文件),exe文件是可以直接运行的文件。
扩展资料
1、C、C++、Java、Python等高级语言就是为了克服汇编语言的可移植性差,摆脱硬件底层的设计,用人的思维来编写程序而设计的。高级语言表达方式接近人类的语言,描述问题的能力强,通用性,可读性都很高。
2、所有的计算机语言,要想在计算机上运行都需要转变为机器语言(只有0和1组成的)才能被执行。高级语言通过编译程序(编译器)翻译成机器语言,汇编语言通过汇编程序(汇编器)翻译为机器语言。
将高级语言翻译成机器语言的方式有编译和解释。
1、解释方式是将源程序逐句解释执行,即解释一句执行一句,因此在解释方式中不产生目标文件。例如早期的BASIC语言采用的就是“解释”方式。
2、编译方式是将整个高级语言编写的源程序先翻译成机器语言程序,然后再生成可在 *** 作系统下直接运行的执行程序,通常会产生目标程序。
编译和解释的区别
编译是将源程序翻译成可执行的目标代码,翻译与执行是分开的;而解释是对源程序的翻译与执行一次性完成,不生成可存储的目标代码。这只是表象,对解释执行而言,程序运行时的控制权在解释器而不在用户程序;对编译执行而言,运行时的控制权在用户程序。
解释具有良好的动态特性和可移植性,在解释执行时可以动态改变变量的类型、对程序进行修改以及在程序中插入良好的调试诊断信息等,而将解释器移植到不同的系统上,则程序不用改动就可以在移植了解释器的系统上运行。
编译器是把源程序的每一条语句都编译成机器语言,并保存成二进制文件,这样运行时计算机可以直接以机器语言来运行此程序,速度很快。
而解释器则是只在执行程序时,才一条一条的解释成机器语言给计算机来执行,所以运行速度是不如编译后的程序运行的快的。
编程是编定程序的中文简称,就是让计算机代码解决某个问题,对某个计算体系规定一定的运算方式,使计算体系按照该计算方式运行,并最终得到相应结果的过程。
为了使计算机能够理解人的意图,人类就必须将需解决的问题的思路、方法和手段通过计算机能够理解的形式告诉计算机,使得计算机能够根据人的指令一步一步去工作,完成某种特定的任务。这种人和计算体系之间交流的过程就是编程。
扩展资料:
计算机对除机器语言以外的源程序不能直接识别、理解和执行,都必须通过某种方式转换为计算机能够直接执行的。这种将高级程序设计语言编写的源程序转换到机器目标程序的方式有两种:解释方式和编译方式。
解释方式下,计算机对高级语言书写的源程序一边解释一边执行,不能形成目标文件和执行文件。
编译方式下,首先通过一个对应于所用程序设计语言的编译程序对源程序进行处理,经过对源程序的词法分析、语法分析、语意分析、代码生成和代码优化等阶段将所处理的源程序转换为用二进制代码表示的目标程序。
然后通过连接程序处理将程序中所用的函数调用、系统功能调用等嵌入到目标程序中,构成一个可以连续执行的二进制执行文件。调用这个执行文件就可以实现程序员在对应源程序文件中所指定的相应功能。
只要在程序开头加入#include<头文件名>,在编译过程当中,头文件自动会被添加到源文件当中一起进行编译。
编译,编译程序读取源程序(字符流),对之进行词法和语法的分析,将高级语言指令转换为功能等效的汇编代码,再由汇编程序转换为机器语言,并且按照 *** 作系统对可执行文件格式的要求链接生成可执行程序。
C源程序头文件-->预编译处理(cpp)-->编译程序本身-->优化程序-->汇编程序-->链接程序-->可执行文件。
编译程序(Compiler,compiling program)也称为编译器,是指把用高级程序设计语言书写的源程序,翻译成等价的机器语言格式目标程序的翻译程序。
解释程序是一种语言处理程序,在词法、语法和语义分析方面与编译程序的工作原理基本相同,但在运行用户程序时,它直接执行源程序或源程序的内部形式(中间代码)。
扩展资料:
结构:
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。
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。
参考资料来源:百度百科-编译程序
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