編譯器的語義分析功能

A. 編譯器的組成及各部分的功能及作用

1. 詞法分析 詞法分析器根據詞法規則識別出源程序中的各個記號（token），每個記號代表一類單詞（lexeme）。源程序中常見的記號可以歸為幾大類：關鍵字、標識符、字面量和特殊符號。詞法分析器的輸入是源程序，輸出是識別的記號流。詞法分析器的任務是把源文件的字元流轉換成記號流。本質上它查看連續的字元然後把它們識別為「單詞」。 2. 語法分析 語法分析器根據語法規則識別出記號流中的結構（短語、句子），並構造一棵能夠正確反映該結構的語法樹。 3. 語義分析 語義分析器根據語義規則對語法樹中的語法單元進行靜態語義檢查，如果類型檢查和轉換等，其目的在於保證語法正確的結構在語義上也是合法的。 4. 中間代碼生成 中間代碼生成器根據語義分析器的輸出生成中間代碼。中間代碼可以有若干種形式，它們的共同特徵是與具體機器無關。最常用的一種中間代碼是三地址碼，它的一種實現方式是四元式。三地址碼的優點是便於閱讀、便於優化。 5. 中間代碼優化 優化是編譯器的一個重要組成部分，由於編譯器將源程序翻譯成中間代碼的工作是機械的、按固定模式進行的，因此，生成的中間代碼往往在時間和空間上有很大浪費。當需要生成高效目標代碼時，就必須進行優化。 6. 目標代碼生成 目標代碼生成是編譯器的最後一個階段。在生成目標代碼時要考慮以下幾個問題：計算機的系統結構、指令系統、寄存器的分配以及內存的組織等。編譯器生成的目標程序代碼可以有多種形式：匯編語言、可重定位二進制代碼、內存形式。 7 符號表管理 符號表的作用是記錄源程序中符號的必要信息，並加以合理組織，從而在編譯器的各個階段能對它們進行快速、准確的查找和操作。符號表中的某些內容甚至要保留到程序的運行階段。 8 出錯處理用戶編寫的源程序中往往會有一些錯誤，可分為靜態錯誤和動態錯誤兩類。所謂動態錯誤，是指源程序中的邏輯錯誤，它們發生在程序運行的時候，也被稱作動態語義錯誤，如變數取值為零時作為除數，數組元素引用時下標出界等。靜態錯誤又可分為語法錯誤和靜態語義錯誤。語法錯誤是指有關語言結構上的錯誤，如單詞拼寫錯、表達式中缺少操作數、begin和end不匹配等。靜態語義錯誤是指分析源程序時可以發現的語言意義上的錯誤，如加法的兩個操作數中一個是整型變數名，而另一個是數組名等。

B. 編譯器能夠完成的工作是

1. 詞法分析詞法分析器根據詞法規則識別出源程序中的各個記號（token），每個記號代表一類單詞（lexeme）。源程序中常見的記號可以歸為幾大類：關鍵字、標識符、字面量和特殊符號。詞法分析器的輸入是源程序，輸出是識別的記號流。詞法分析器的任務是把源文件的字元流轉換成記號流。本質上它查看連續的字元然後把它們識別為「單詞」。
2. 語法分析語法分析器根據語法規則識別出記號流中的結構（短語、句子），並構造一棵能夠正確反映該結構的語法樹。
3. 語義分析語義分析器根據語義規則對語法樹中的語法單元進行靜態語義檢查，如果類型檢查和轉換等，其目的在於保證語法正確的結構在語義上也是合法的。
4. 中間代碼生成中間代碼生成器根據語義分析器的輸出生成中間代碼。中間代碼可以有若干種形式，它們的共同特徵是與具體機器無關。最常用的一種中間代碼是三地址碼，它的一種實現方式是四元式。三地址碼的優點是便於閱讀、便於優化。
5. 中間代碼優化
優化是編譯器的一個重要組成部分，由於編譯器將源程序翻譯成中間代碼的工作是機械的、按固定模式進行的，因此，生成的中間代碼往往在時間和空間上有很大浪費。當需要生成高效目標代碼時，就必須進行優化。
6. 目標代碼生成
目標代碼生成是編譯器的最後一個階段。在生成目標代碼時要考慮以下幾個問題：計算機的系統結構、指令系統、寄存器的分配以及內存的組織等。編譯器生成的目標程序代碼可以有多種形式：匯編語言、可重定位二進制代碼、內存形式。
7 符號表管理
符號表的作用是記錄源程序中符號的必要信息，並加以合理組織，從而在編譯器的各個階段能對它們進行快速、准確的查找和操作。符號表中的某些內容甚至要保留到程序的運行階段。
8 出錯處理用戶編寫的源程序中往往會有一些錯誤，可分為靜態錯誤和動態錯誤兩類。所謂動態錯誤，是指源程序中的邏輯錯誤，它們發生在程序運行的時候，也被稱作動態語義錯誤，如變數取值為零時作為除數，數組元素引用時下標出界等。靜態錯誤又可分為語法錯誤和靜態語義錯誤。語法錯誤是指有關語言結構上的錯誤，如單詞拼寫錯、表達式中缺少操作數、begin和end不匹配等。靜態語義錯誤是指分析源程序時可以發現的語言意義上的錯誤，如加法的兩個操作數中一個是整型變數名，而另一個是數組名等。

C. 一個典型的編譯程序通常由哪些部分組成各部分的主要功能是什麼

通常由七個部分組成。分別是：詞法分析、語法分析、語義分析和中間代碼生成、優化、目標代碼生成以及表格和表格管理、出錯處理。
各自功能是：
1.詞法分析：輸入源程序，對構成源程序的字元串進行掃描和分解，識別出一個個單詞（也稱單詞符號，或簡稱符號）。在詞法分析階段工作所依循的是語言的詞法規則；描述詞法規則的有效工具是正規式和有限自動機。
2.語法分析：在詞法分析的基礎上，根據語言的語法規則，把單詞符號串組成各類語法單位。具體的說，語法分析是在單詞流的基礎上建立一個層次結構——建立語法樹。
3.語義分析和中間代碼生成：語義分析利用語法分析階段確定的層次結構來識別表達式和語句中的操作信息及類型信息；中間代碼生成階段將產生的源程序的一個顯式中間表示，這種中間表示可以看成是某種抽象程序，通常是與平台無關的，（可用三地址碼和四元式表示）。
4.優化：試圖改進中間代碼，以產生執行速度較快的機器代碼。
5.目標代碼生成：生成可重定位的機器代碼或匯編代碼。
6.表格和表格管理：編譯程序在工作過程中需要保持一系列的表格，以登記源程序的各類信息和編譯各階段的進展情況。
7.出錯處理：編譯程序對源程序中的錯誤進行處理，應最大限度地發現源程序中的各種錯誤，准確地指出錯誤的性質和發生錯誤的地點，並且將錯誤所造成的影響限制在盡可能小的范圍內，使得源程序的其餘部分能繼續被編譯下去，以便進一步發現其他可能的錯誤。通常編譯過程中每個階段都可能檢測出錯誤，其中，絕大多數數錯誤可以在編譯的前三階段檢測出來。且源程序中的錯誤通常分為語法錯誤和語義錯誤兩大類。出錯處理就是為了處理以上的錯誤情況。

D. 編譯器是什麼意思，是做什麼的

編譯器
編譯器是一種特殊的程序，它可以把以特定編程語言寫成的程序變為機器可以運行的機器碼。我們把一個程序寫好，這時我們利用的環境是文本編輯器。這時我程序把程序稱為源程序。在此以後程序員可以運行相應的編譯器，通過指定需要編譯的文件的名稱就可以把相應的源文件（通過一個復雜的過程）轉化為機器碼了。

下面我們看看它是如何工作的。首先編譯器進行語法分析，也就是要把那些字元串分離出來。然後進行語義分析，就是把各個由語法分析分析出的語法單元的意義搞清楚。最後生成的是目標文件，我們也稱為obj文件。再經過鏈接器的鏈接就可以生成最後的可執行代碼了。有些時候我們需要把多個文件產生的目標文件進行鏈接，產生最後的代碼。我們把一過程稱為交叉鏈接。

有一個稱為LCC的編譯器，還挺不錯的；還有一個用於分析其規則的小工具；

E. 編譯程序有哪些主要構成成分它們各自的主要功能是什麼

編譯過程分為分析和綜合兩個部分，並進一步劃分為詞法分析、語法分析、語義分析、代碼優化、存儲分配和代碼生成等六個相繼的邏輯步驟。這六個步驟只表示編譯程序各部分之間的邏輯聯系，而不是時間關系。

編譯過程既可以按照這六個邏輯步驟順序地執行，也可以按照平行互鎖方式去執行。在確定編譯程序的具體結構時，常常分若干遍實現。對於源程序或中間語言程序，從頭到尾掃視一次並實現所規定的工作稱作一遍。每一遍可以完成一個或相連幾個邏輯步驟的工作。

例如，可以把詞法分析作為第一遍；語法分析和語義分析作為第二遍；代碼優化和存儲分配作為第三遍；代碼生成作為第四遍。

反之，為了適應較小的存儲空間或提高目標程序質量，也可以把一個邏輯步驟的工作分為幾遍去執行。例如，代碼優化可劃分為代碼優化准備工作和實際代碼優化兩遍進行。

(5)編譯器的語義分析功能擴展閱讀

從左至右逐個字元地對源程序進行掃描，產生一個個的單詞符號，把作為字元串的源程序改造成為單詞符號串的中間程序。執行詞法分析的程序稱為詞法分析程序或掃描器。

源程序中的單詞符號經掃描器分析，一般產生二元式：單詞種別；單詞自身的值。單詞種別通常用整數編碼，如果一個種別只含一個單詞符號，那麼對這個單詞符號，種別編碼就完全代表它自身的值了。若一個種別含有許多個單詞符號，那麼，對於它的每個單詞符號，除了給出種別編碼以外，還應給出自身的值。

詞法分析器一般來說有兩種方法構造：手工構造和自動生成。手工構造可使用狀態圖進行工作，自動生成使用確定的有限自動機來實現。

編譯程序的語法分析器以單詞符號作為輸入，分析單詞符號串是否形成符合語法規則的語法單位，如表達式、賦值、循環等，最後看是否構成一個符合要求的程序，按該語言使用的語法規則分析檢查每條語句是否有正確的邏輯結構，程序是最終的一個語法單位。編譯程序的語法規則可用上下文無關文法來刻畫。

F. VC++6.0編譯器是如何編譯C語言程序的

例子：
#include<stdio.h>
void main()
{
int i,sum=0;
for(i=2;i<=100;i++)
if(i%2==0)
sum+=i;
printf("1-100的偶數和為：%d\n",sum);
}

G. 典型的編譯器可以劃分成幾個主要的邏輯階段

這是我們今天的作業，

典型的編譯器可以劃分成七個主要的邏輯階段，分別是詞法分析器、語法分析器、語義分析器、中間代碼生成器、獨立於機器的代碼優化器、代碼生成器、依賴於機器的代碼優化器。各階段的主要功能：

（1）詞法分析器：詞法分析閱讀構成源程序的字元流，按編程語言的詞法規則把它們組成詞法記號流。

（2）語法分析器：按編程語言的語法規則檢查詞法分析輸出的記號流是否符合這些規則，並依據這些規則所體現出的該語言的各種語言構造的層次性，用各記號的第一元建成一種樹形的中間表示，這個中間表示用抽象語法的方式描繪了該記號流的語法情況。

（3）語義分析器：使用語法樹和符號表中的信息，依據語言定義來檢查源程序的語義一致性，以保證程序各部分能有意義地結合在一起。它還收集類型信息，把它們保存在符號表或語法樹中。

（4）中間代碼生成器:為源程序產生更低級的顯示中間表示，可以認為這種中間表示是一種抽象機的程序。

（5）獨立於機器的代碼優化器：試圖改進中間代碼，以便產生較好的目標代碼。通常，較好是指執行較快，但也可能是其他目標，如目標代碼較短或目標代碼執行時能耗較低。

（6）代碼生成器：取源程序的一種中間表示作為輸入並把它映射到一種目標語言。如果目標語言是機器代碼，則需要為源程序所用的變數選擇寄存器或內存單元，然後把中間指令序列翻譯為完成同樣任務的機器指令序列。

（7）依賴於機器的代碼優化器：試圖改進目標機器代碼，以便產生較好的目標機器代碼。

H. 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。

I. 典型的編譯器可以劃分成幾個邏輯階段

這是我們今天的作業，

典型的編譯器可以劃分成七個主要的邏輯階段，分別是詞法分析器、語法分析器、語義分析器、中間代碼生成器、獨立於機器的代碼優化器、代碼生成器、依賴於機器的代碼優化器。各階段的主要功能：

（1）詞法分析器：詞法分析閱讀構成源程序的字元流，按編程語言的詞法規則把它們組成詞法記號流。

（2）語法分析器：按編程語言的語法規則檢查詞法分析輸出的記號流是否符合這些規則，並依據這些規則所體現出的該語言的各種語言構造的層次性，用各記號的第一元建成一種樹形的中間表示，這個中間表示用抽象語法的方式描繪了該記號流的語法情況。

（3）語義分析器：使用語法樹和符號表中的信息，依據語言定義來檢查源程序的語義一致性，以保證程序各部分能有意義地結合在一起。它還收集類型信息，把它們保存在符號表或語法樹中。

（4）中間代碼生成器:為源程序產生更低級的顯示中間表示，可以認為這種中間表示是一種抽象機的程序。

（5）獨立於機器的代碼優化器：試圖改進中間代碼，以便產生較好的目標代碼。通常，較好是指執行較快，但也可能是其他目標，如目標代碼較短或目標代碼執行時能耗較低。

（6）代碼生成器：取源程序的一種中間表示作為輸入並把它映射到一種目標語言。如果目標語言是機器代碼，則需要為源程序所用的變數選擇寄存器或內存單元，然後把中間指令序列翻譯為完成同樣任務的機器指令序列。

（7）依賴於機器的代碼優化器：試圖改進目標機器代碼，以便產生較好的目標機器代碼。