简述将源程序编译成可执行程序的过程

一个源程序到一个可执行程序的过程：预编译、编译、汇编、链接。其中，编译是主要部分，其中又分为六个部分：词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、目标代码生成和优化。

预编译：主要处理源代码文件中的以“#”开头的预编译指令。处理规则如下：

1、删除所有的#define，展开所有的宏定义。

2、处理所有的条件预编译指令，如“#if”、“#endif”、“#ifdef”、“#elif”和“#else”。

3、处理“#include”预编译指令，将文件内容替换到它的位置，这个过程是递归进行的，文件中包含其他文件。

4、删除所有的注释，“//”和“//”。

5、保留所有的#pragma 编译器指令，编译器需要用到他们，如：#pragma once 是为了防止有文件被重复引用。

6、添加行号和文件标识，便于编译时编译器产生调试用的行号信息，和编译时产生编译错误或警告是能够显示行号。

扩展资料：

编译过程中语法分析器只是完成了对表达式语法层面的分析，语义分析器则对表达式是否有意义进行判断，其分析的语义是静态语义——在编译期能分期的语义，相对应的动态语义是在运行期才能确定的语义。

其中，静态语义通常包括：声明和类型的匹配，类型的转换，那么语义分析就会对这些方面进行检查，例如将一个int型赋值给int型时，语义分析程序会发现这个类型不匹配，编译器就会报错。

1 词法分析词法分析器根据词法规则识别出源程序中的各个记号（token），每个记号代表一类单词（lexeme）。源程序中常见的记号可以归为几大类：关键字、标识符、字面量和特殊符号。词法分析器的输入是源程序，输出是识别的记号流。词法分析器的任务是把源文件的字符流转换成记号流。本质上它查看连续的字符然后把它们识别为“单词”。

2 语法分析语法分析器根据语法规则识别出记号流中的结构（短语、句子），并构造一棵能够正确反映该结构的语法树。

3 语义分析语义分析器根据语义规则对语法树中的语法单元进行静态语义检查，如果类型检查和转换等，其目的在于保证语法正确的结构在语义上也是合法的。

4 中间代码生成中间代码生成器根据语义分析器的输出生成中间代码。中间代码可以有若干种形式，它们的共同特征是与具体机器无关。最常用的一种中间代码是三地址码，它的一种实现方式是四元式。三地址码的优点是便于阅读、便于优化。

5 中间代码优化

优化是编译器的一个重要组成部分，由于编译器将源程序翻译成中间代码的工作是机械的、按固定模式进行的，因此，生成的中间代码往往在时间和空间上有很大浪费。当需要生成高效目标代码时，就必须进行优化。

6 目标代码生成

目标代码生成是编译器的最后一个阶段。在生成目标代码时要考虑以下几个问题：计算机的系统结构、指令系统、寄存器的分配以及内存的组织等。编译器生成的目标程序代码可以有多种形式：汇编语言、可重定位二进制代码、内存形式。

7 符号表管理

符号表的作用是记录源程序中符号的必要信息，并加以合理组织，从而在编译器的各个阶段能对它们进行快速、准确的查找和 *** 作。符号表中的某些内容甚至要保留到程序的运行阶段。

8 出错处理用户编写的源程序中往往会有一些错误，可分为静态错误和动态错误两类。所谓动态错误，是指源程序中的逻辑错误，它们发生在程序运行的时候，也被称作动态语义错误，如变量取值为零时作为除数，数组元素引用时下标出界等。静态错误又可分为语法错误和静态语义错误。语法错误是指有关语言结构上的错误，如单词拼写错、表达式中缺少 *** 作数、begin和end不匹配等。静态语义错误是指分析源程序时可以发现的语言意义上的错误，如加法的两个 *** 作数中一个是整型变量名，而另一个是数组名等。

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。

扩展资料

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。

参考资料来源：百度百科-编译程序

编译器的逻辑阶段通常可以分为以下几个部分：

词法分析（Lexical Analysis）：将源代码转换为单词序列，也称为词法单元或记号。词法分析器将源代码字符流扫描，边扫描边识别记号，然后将这些记号作为输出传递给下一个阶段。识别出的词法单元通常是关键字、标识符、运算符、界符、常量等。

语法分析（Syntax Analysis）：将单词序列转换为语法分析树，也称为语法树。语法分析器通过词法分析器输出的记号序列构建出语法树，检查代码是否符合语法规则。如果发现不符合语法规则的语句，会生成一个错误消息。

语义分析（Semantic Analysis）：对语法树进行语义检查。语义分析器会检查语法树中的语法单元是否符合语义规则，例如变量是否已声明，数据类型是否匹配，函数参数是否正确等。如果发现不符合语义规则的语句，会生成一个错误消息。

中间代码生成（Intermediate Code Generation）：将语法树转换为中间代码。中间代码是一种与源代码无关的代码形式，通常使用一种类似于汇编语言的中间表示形式。

代码优化（Code Optimization）：对中间代码进行优化，以提高程序的性能和效率。代码优化器会应用一些优化技术，例如常量折叠、死代码消除、循环展开等。

目标代码生成（Code Generation）：将中间代码转换为机器码或目标代码。代码生成器会将中间代码转换为目标机器的机器码或汇编代码，以便可执行程序的生成。

符号表管理（Symbol Table Management）：维护变量、函数等符号的信息。符号表管理器会记录符号的类型、作用域、存储位置等信息，并提供符号的查找、插入、删除等 *** 作。

以上是编译器的典型逻辑阶段，不同的编译器可能会有所不同，但通常都会包含以上阶段的一部分或全部。

1 词法分析 词法分析器根据词法规则识别出源程序中的各个记号（token），每个记号代表一类单词（lexeme）。源程序中常见的记号可以归为几大类：关键字、标识符、字面量和特殊符号。词法分析器的输入是源程序，输出是识别的记号流。词法分析器的任务是把源文件的字符流转换成记号流。本质上它查看连续的字符然后把它们识别为“单词”。 2 语法分析 语法分析器根据语法规则识别出记号流中的结构（短语、句子），并构造一棵能够正确反映该结构的语法树。 3 语义分析 语义分析器根据语义规则对语法树中的语法单元进行静态语义检查，如果类型检查和转换等，其目的在于保证语法正确的结构在语义上也是合法的。 4 中间代码生成 中间代码生成器根据语义分析器的输出生成中间代码。中间代码可以有若干种形式，它们的共同特征是与具体机器无关。最常用的一种中间代码是三地址码，它的一种实现方式是四元式。三地址码的优点是便于阅读、便于优化。 5 中间代码优化 优化是编译器的一个重要组成部分，由于编译器将源程序翻译成中间代码的工作是机械的、按固定模式进行的，因此，生成的中间代码往往在时间和空间上有很大浪费。当需要生成高效目标代码时，就必须进行优化。 6 目标代码生成 目标代码生成是编译器的最后一个阶段。在生成目标代码时要考虑以下几个问题：计算机的系统结构、指令系统、寄存器的分配以及内存的组织等。编译器生成的目标程序代码可以有多种形式：汇编语言、可重定位二进制代码、内存形式。 7 符号表管理 符号表的作用是记录源程序中符号的必要信息，并加以合理组织，从而在编译器的各个阶段能对它们进行快速、准确的查找和 *** 作。符号表中的某些内容甚至要保留到程序的运行阶段。 8 出错处理用户编写的源程序中往往会有一些错误，可分为静态错误和动态错误两类。所谓动态错误，是指源程序中的逻辑错误，它们发生在程序运行的时候，也被称作动态语义错误，如变量取值为零时作为除数，数组元素引用时下标出界等。静态错误又可分为语法错误和静态语义错误。语法错误是指有关语言结构上的错误，如单词拼写错、表达式中缺少 *** 作数、begin和end不匹配等。静态语义错误是指分析源程序时可以发现的语言意义上的错误，如加法的两个 *** 作数中一个是整型变量名，而另一个是数组名等。

一个典型的编译程序通常包含8个组成部分，它们是词法分析程序、语法分析程序、语义分析程序、中间代码生成程序、中间代码优化程序、目标代码生成程序、表格管理程序和错误处理程序。

(1) 编译程序:如果源语言为高级语言,目标语言为某台计算机上的汇编语言或机器语

言,则此翻译程序称为编译程序。

(2) 源程序:源语言编写的程序称为源程序。

(3) 目标程序:目标语言书写的程序称为目标程序。

(4) 编译程序的前端:它由这样一些阶段组成:这些阶段的工作主要依赖于源语言而与

目标机无关。通常前端包括词法分析、语法分析、语义分析和中间代码生成这些阶

段,某些优化工作也可在前端做,也包括与前端每个阶段相关的出错处理工作和符

号表管理等工作。

(5) 后端:指那些依赖于目标机而一般不依赖源语言,只与中间代码有关的那些阶段,

即目标代码生成,以及相关出错处理和符号表 *** 作。

(6) 遍:是对源程序或其等价的中间语言程序从头到尾扫视并完成规定任务的过程。

词法分析程序:输人源程序,拼单词、检查单词和分析单词,输出单词的机内表达形式。

语法分析程序:检查源程序中存在的形式语法错误,输出错误处理信息。

语义分析程序:进行语义检查和分析语义信息,并把分析的结果保存到各类语义信息表中。

中间代码生成程序:按照语义规则,将语法分析程序分析出的语法单位转换成一定形式的中间语言代码,如三元式或四元式。

中间代码优化程序:为了产生高质量的目标代码,对中间代码进行等价变换处理

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