編譯器和形式語言

A. 為什麼要學習編譯原理

大學課程為什麼要開設編譯原理呢？這門課程關注的是編譯器方面的產生原理和技術問題，似乎和計算機的基礎領域不沾邊，可是編譯原理卻一直作為大學本科的必修課程，同時也成為了研究生入學考試的必考內容。編譯原理及技術從本質上來講就是一個演算法問題而已，當然由於這個問題十分復雜，其解決演算法也相對復雜。我們學的數據結構與演算法分析也是講演算法的，不過講的基礎演算法，換句話說講的是演算法導論，而編譯原理這門課程講的就是比較專註解決一種的演算法了。在20世紀50年代，編譯器的編寫一直被認為是十分困難的事情，第一Fortran的編譯器據說花了18年的時間才完成。在人們嘗試編寫編譯器的同時，誕生了許多跟編譯相關的理論和技術，而這些理論和技術比一個實際的編譯器本身價值更大。就猶如數學家們在解決著名的哥德巴赫猜想一樣，雖然沒有最終解決問題，但是其間誕生不少名著的相關數論。
推薦參考書
雖然編譯理論發展到今天，已經有了比較成熟的部分，但是作為一個大學生來說，要自己寫出一個像TurbocC,java那樣的編譯器來說還是太難了。不僅寫編譯器困難，學習編譯原理這門課程也比較困難。
第一本書的原名叫《CompilersPrinciples,Techniques,andTools》,另外一個響亮的名字就是龍書。原因是這本書的封面上有條紅色的龍，也因為獗臼樵詒嘁朐?砘?嘴域確實?忻?所以很多國外的學者都直接取名為龍書。最近機械工業出版社已經出版了此書的中文版，名字就叫《編譯原理》。該書出的比較早，大概是在85或86年編寫完成的，作者之一還是著名的貝爾實驗室的科學家。裡面講解的核心編譯原理至今都沒有變過，所以一直到今天，它的價值都非凡。這本書最大的特點就是一開始就通過一個實際的小例子，把編譯原理的大致內容羅列出來，讓很多編譯原理的初學者很快心裡有了個底,也知道為什麼會有這些理論，怎麼運用這些理論。而這一點是我感覺國內的教材缺乏的東西，所以國內的教材都不是寫給願意自學的讀者，總之讓人看了半天，卻不知道裡面的東西有什麼用。
第二本書的原名叫《ModernCompilerDesign》,中文名字叫做《現代編譯程序設計》。該書由人民郵電出版社所出。此書比較關注的是編譯原理的實踐，書中給出了不少的實際程序代碼，還有很多實際的編譯技術問題等等。此書另外一個特點就是其現代而字。在傳統的編譯原理教材中，你是不可能看到如同Java中的垃圾回收等演算法的。因為Java這樣的解釋執行語言是在近幾年才流行起來的東西。如果你想深入學習編譯原理的理論知識，那麼你肯定得看前面那本龍書，如果你想自己動手做一個先進的編譯器，那麼你得看這本《現代編譯程序設計》。
第三本書就是很多國內的編譯原理學者都推薦的那本《編譯原理及實踐》。或許是這本書引入國內比較早吧，我記得我是在高中就買了這本書，不過也是在前段時間才把整本書看完。此書作為入門教程也的確是個不錯的選擇。書中給出的編譯原理講解也相當細致，雖然不如前面的龍書那麼深入，但是很多地方都是點到為止，作為大學本科教學已經是十分深入了。該書的特點就是注重實踐，不過感覺還不如前面那本《現代編譯程序設計》的實踐味道更重。此書的重點還是在原理上的實踐，而非前面那本那樣的技術實踐。《編譯原理及實踐》在講解編譯原理的各個部分的同時，也在逐步實踐一個現代的編譯器TinyC.等你把整本書看完，差不多自己也可以寫一個TinyC了。作者還對Lex和Yacc這兩個常用的編譯相關的工具進行了很詳細的說明，這一點也是很難在國內的教材中看到的。
推薦了這三本教材，都有英文版和中文版的。很多英文好的同學只喜歡看原版的書，不我的感覺是這三本書的翻譯都很不錯，沒有必要特別去買英文版的。理解理論的實質比理解表面的文字更為重要。
編譯原理的實質
幾乎每本編譯原理的教材都是分成詞法分析，語法分析（LL演算法，遞歸下降演算法，LR演算法），語義分析，運行時環境，中間代碼，代碼生成，代碼優化這些部分。其實現在很多編譯原理的教材都是按照85,86出版的那本龍書來安排教學內容的，所以那本龍書的內容格式幾乎成了現在編譯原理教材的定式，包括國內的教材也是如此。一般來說，大學裡面的本科教學是不可能把上面的所有部分都認真講完的，而是比較偏重於前面幾個部分。像代碼優化那部分東西，就像個無底洞一樣，如果要認真講，就是單獨開一個學期的課也不可能講得清楚。所以，一般對於本科生，對詞法分析和語法分析掌握要求就相對要高一點了。
詞法分析相對來說比較簡單。可能是詞法分析程序本身實現起來很簡單吧，很多沒有學過編譯原理的人也同樣可以寫出各種各樣的詞法分析程序。不過編譯原理在講解詞法分析的時候，重點把正則表達式和自動機原理加了進來，然後以一種十分標準的方式來講解詞法分析程序的產生。這樣的做法道理很明顯，就是要讓詞法分析從程序上升到理論的地步。
語法分析部分就比較麻煩一點了。現在一般有兩種語法分析演算法，LL自頂向下演算法和LR自底向上演算法。LL演算法還好說，到了LR演算法的時候，困難就來了。很多自學編譯原理的都是遇到LR演算法的理解成問題後就放棄了自學。其實這些東西都是只要大家理解就可以了，又不是像詞法分析那樣非得自己寫出來才算真正的會。像LR演算法的語法分析器，一般都是用工具Yacc來生成，實踐中完全沒有比較自己來實現。對於LL演算法中特殊的遞歸下降演算法，因為其實踐十分簡單，那麼就應該要求每個學生都能自己寫。當然，現在也有不少好的LL演算法的語法分析器，不過要是換在非C平台，比如Java,Delphi,你不能運用YACC工具了，那麼你就只有自己來寫語法分析器。
等學到詞法分析和語法分析時候，你可能會出現這樣的疑問：詞法分析和語法分析到底有什麼？就從編譯器的角度來講，編譯器需要把程序員寫的源程序轉換成一種方便處理的數據結構（抽象語法樹或語法樹）,那麼這個轉換的過程就是通過詞法分析和語法分析的。其實詞法分析並非一開始就被列入編譯器的必備部分，只是我們為了簡化語法分析的過程，就把詞法分析這種繁瑣的工作單獨提取出來，就成了現在的詞法分析部分。除了編譯器部分，在其它地方，詞法分析和語法分析也是有用的。比如我們在DOS,Unix,Linux下輸入命令的時候，程序如何分析你輸入的命令形式，這也是簡單的應用。總之，這兩部分的工作就是把不規則的文本信息轉換成一種比較好分析好處理的數據結構。那麼為什麼編譯原理的教程都最終把要分析的源分析轉換成樹這種數據結構呢？數據結構中有Stack,Line,List這么多數據結構，各自都有各自的特點。但是Tree這種結構有很強的遞歸性，也就是說我們可以把Tree的任何結點Node提取出來後，它依舊是一顆完整的Tree。這一點符合我們現在編譯原理分析的形式語言，比如我們在函數裡面使用函樹，循環中使用循環，條件中使用條件等等，那麼就可以很直觀地表示在Tree這種數據結構上。同樣，我們在執行形式語言的程序的時候也是如此的遞歸性。在編譯原理後面的代碼生成的部分，就會介紹一種堆棧式的中間代碼，我們可以根據分析出來的抽象語法樹，很容易，很機械地運用遞歸遍歷抽象語法樹就可以生成這種指令代碼。而這種代碼其實也被廣泛運用在其它的解釋型語言中。像現在流行的Java,.NET，其底層的位元組碼bytecode,可以說就是這中基於堆棧的指令代碼的。
關於語義分析，語法制導翻譯，類型檢查等等部分，其實都是一種完善前面得到的抽象語法樹的過程。比如說，我們寫C語言程序的時候，都知道，如果把一個浮點數直接賦值給一個整數，就會出現類型不匹配，那麼C語言的編譯器是怎麼知道的呢？就是通過這一步的類型檢查。像C++語言這中支持多態函數的語言，這部分要處理的問題就更多更復雜了。大部編譯原理的教材在這部分都是講解一些比較好的處理策略而已。因為新的問題總是在發生，舊的辦法不見得足夠解決。
本來說，作為一個編譯器，起作用的部分就是用戶輸入的源程序到最終的代碼生成。但是在講解最終代碼生成的時候，又不得不講解機器運行環境等內容。因為如果你不知道機器是怎麼執行最終代碼的，那麼你當然無法知道如何生成合適的最終代碼。這部分內容我自我感覺其意義甚至超過了編譯原理本身。因為它會把一個計算機的程序的運行過程都通通排在你面前，你將來可能不會從事編譯器的開發工作，但是只要是和計算機軟體開發相關的領域,都會涉及到程序的執行過程。運行時環境的講解會讓你更清楚一個計算機程序是怎麼存儲，怎麼裝載，怎麼執行的。關於部分的內容，我強烈建議大家看看龍書上的講解，作者從最基本的存儲組織，存儲分配策略，非局部名字的訪問，參數傳遞，符號表到動態存儲分配(malloc,new)都作了十分詳細的說明。這些東西都是我們編寫平常程序的時候經常要做的事情，但是我們卻少去探求其內部是如何完成。
關於中間代碼生成，代碼生成,代碼優化部分的內容就實在不好說了。國內很多教材到了這部分都會很簡單地走馬觀花講過去，學生聽了也只是作為了解，不知道如何運用。不過這部分內容的東西如果要認真講，單獨開一學期的課程都講不完。在《編譯原理及實踐》的書上，對於這部分的講解就恰到好處。作者主要講解的還是一種以堆棧為基礎的指令代碼，十分通俗易懂，讓人看了後，很容易模仿，自己下來後就可以寫自己的代碼生成。當然，對於其它代碼生成技術，代碼優化技術的講解就十分簡單了。如果要仔細研究代碼生成技術，其實另外還有本叫做《》,那本書現在由機械工業出版社引進的，十分厚重，而且是英文原版。不過這本書我沒有把它列為推薦書給大家，畢竟能把龍書的內容搞清楚，在中國已經就算很不錯的高手了，到那個時候再看這本《》也不遲。代碼優化部分在大學本科教學中還是一個不太重要的部分，就是算是實踐過程中，相信大家也不太運用得到。畢竟，自己做的編譯器能正確生成執行代碼已經很不錯了，還談什麼優化呢？
編譯原理的課程畢竟還只是講解原理的課程，不是專門的編譯技術課程。這兩門課程是有很大的區別的。編譯技術更關注實際的編寫編譯器過程中運用到的技術，而原理的課

B. 程序語言，操作系統，編譯器三者之間有何關系

可以理解為程序語言需要在編譯器裡面進行編譯，但是編輯器需要運行在操作系統里
編程語言(programming language)，是用來定義計算機程序的形式語言。它是一種被標准化的交流技巧，用來向計算機發出指令。一種計算機語言讓程序員能夠准確地定義計算機所需要使用的數據，並精確地定義在不同情況下所應當採取的
簡單講，編譯器就是將"一種語言(通常為高級語言)"翻譯為"另一種語言(通常為低級語言)"的程序。一個現代編譯器的主要工作流程:源代碼 (source code) → 預處理器 (preprocessor) → 編譯器 (compiler) → 目標代碼 (object code) → 鏈接器 (Linker) → 可執行程序 (executables)
操作系統是管理計算機硬體資源，控制其他程序運行並為用戶提供交互操作界面的系統軟體的集合。操作系統是計算機系統的關鍵組成部分，負責管理與配置內存、決定系統資源供需的優先次序、控制輸入與輸出設備、操作網路與管理文件系統等基本任務。操作系統的種類很多，各種設備安裝的操作系統可從簡單到復雜，可從手機的嵌入式操作系統到超級計算機的大型操作系統。目前流行的現代操作系統主要有Android、BSD、iOS、Linux、Mac OS X、Windows、Windows Phone和z/OS等，除了Windows和z/OS等少數操作系統，大部分操作系統都為類Unix操作系統。

C. C語言和編譯器的關系

c語言，只是一個程序設計語言。不是理論，不是思想，不是體系結構。只是語言。
C語言的語法不一致並不是編譯器導致的。而是語言自然發展導致的。編譯器只是支持某種標準的c語言。
並且c語言現在也有標准了，ansi c。不同語法的問題可以不用關心。因為你基本上接觸不到另外一種語法。而且越新的編譯器，支持越好。

D. 編譯器和解釋器的主要區別是什麼他們相對於對方各自的優點

解釋器是解釋執行的源代碼，編譯器是將源代碼編譯成目標代碼

他們最大的區別是程序運行時需要解釋器邊解釋邊執行，而編譯器則在運行時是完全不需要的

解釋器的優點是比較容易讓用戶實現自己跨平台的代碼，比如java，php等，同一套代碼可以在幾乎所有的操作系統上執行，而無需根據操作系統做修改；
編譯器的目的就是生成目標代碼再由連接器生成可執行的機器碼，這樣的話需要根據不同的操作系統編制代碼，雖然有像Qt這樣的源代碼級跨平台的編程工具庫，但在不同的平台上仍然需要重新編譯連接成可執行文件，但其執行效率要遠遠高於解釋運行的程序。
編譯器是把源程序的每一條語句都編譯成機器語言,並保存成二進制文件,這樣運行時計算機可以直接以機器語言來運行此程序,速度很快;
而解釋器則是只在執行程序時,才一條一條的解釋成機器語言給計算機來執行,所以運行速度是不如編譯後的程序運行的快的.
這是因為計算機不能直接認識並執行我們寫的語句,它只能認識機器語言(是二進制的形式)

E. 編譯器和解釋器的主要區別是什麼他們相對於對方各自的優點

解釋器
是
解釋執行
的源代碼，
編譯器
是將源代碼編譯成
目標代碼
他們最大的區別是程序運行時需要解釋器邊解釋邊執行，而編譯器則在運行時是完全不需要的
解釋器的優點是比較容易讓用戶實現自己跨平台的代碼，比如java，php等，同一套代碼可以在
幾乎所有的
操作系統上執行，而無需根據操作系統做修改；
編譯器的目的就是生成目標代碼再由連接器生成可執行的
機器碼
，這樣的話需要根據不同的操作系統編制代碼，雖然有像Qt這樣的源代碼級跨平台的編程工具庫，但在不同的平台上仍然需要重新編譯連接成可執行文件，但其執行效率要遠遠高於解釋運行的程序。
編譯器是把源程序的每一條語句都編譯成機器語言,並保存成二進制文件,這樣運行時計算機可以直接以機器語言來運行此程序,速度很快;
而解釋器則是只在執行程序時,才一條一條的解釋成機器語言給計算機來執行,所以運行速度是不如編譯後的程序運行的快的.
這是因為計算機不能直接認識並執行我們寫的語句,它只能認識機器語言(是二進制的形式)

F. 編程是什麼 什麼是編程

什麼是編程

一、編程語言

機器語言：是機器能直接識別的程序語言或指令代碼。計算機是基於二進制的0和1來處理運算，這種0和1的組合指令又叫做機器語言。

編譯器：就像中國人和外國人說話要把中文翻譯成英文一樣。代碼要運行，就要把代碼翻譯成機器語言，這個過程叫做編譯，用來處理代碼編譯的軟體叫做編譯器。

編程語言：用來定義計算機程序的形式語言，用來向計算機發出指令。簡單來說，就是人類和計算機進行交流的語言。

二、計算機如何處理程序？

按照馮·諾依曼存儲程序的原理，計算機的工作流程大致如下：

• 用戶打開程序，程序開始執行；

• 操作系統將程序內容和相關數據送入計算機的內存；

• CPU根據程序內容從內存中讀取指令；

• CPU分析、處理指令，並為取下一條指令做准備；

• 取下一條指令並分析、處理，如此重復操作，直至執行完程序中的全部指令；

• 最後，將計算的結果放入指令指定的存儲器地址。



希望對您有所幫助！~

G. 學習形式語言有什麼用

數學、邏輯和計算機科學中，形式語言（英語：Formal language）是用精確的數學或機器可處理的公式定義的語言。

如語言學中語言一樣，形式語言一般有兩個方面: 語法和語義。專門研究語言的語法的數學和計算機科學分支叫做形式語言理論，它只研究語言的語法而不致力於它的語義。在形式語言理論中，形式語言是一個字母表上的某些有限長字元串的集合。一個形式語言可以包含無限多個字元串。

按一定規律構成的句子或符號串的有限或無限的集合。

形式語言的字母是從該語言的字元串可以形成的一組符號，字母，或標記，;通常它的要求是有限的。

字元串由這個稱為字的字母形成，這些詞屬於一個特定的形式語言有時被稱為形式公式。一個正式的語言，往往是通過一個正式的語法，如正則文法或上下文無關文法定義，稱作形成規律。

形式語言理論主要研究的是內部結構模式這類語言的純粹的語法領域。形式語言理論是從語言學衍生而來，作為一種理解自然語言的句法規律。在計算機科學中，形式語言通常作為定義編程語言和語法的基礎，是正式版本的自然語言的子集。在計算復雜性理論中，決策問題通常定義為形式語言，復雜類被定義為形式語言的集合，它能被具有有限計算能力的機器所解析。在邏輯和數學基礎中，形式語言是用來表示公理系統的語法。

形式語言相對來說沒有二義性和斷詞之類的問題，而且更方便演算。然後，具體的用途嘛。。。既然題主想知道學術以外的作用，就。。。可以用來畫漫畫

H. 編譯型語言和解釋型語言的區別

編譯型語言在程序執行之前，有一個單獨的編譯過程，將程序翻譯成機器語言就不用再進行翻譯了。

解釋型語言，是在運行的時候將程序翻譯成機器語言，所以運行速度相對於編C/C++ 等都是編譯型語言，而Java，C#等都是解釋型語言。

雖然Java程序在運行之前也有一個編譯過程，但是並不是將程序編譯成機器語言，而是將它編譯成位元組碼（可以理解為一個中間語言）。
在運行的時候，由JVM將位元組碼再翻譯成機器語言。
註：腳本語言一般都有相應的腳本引擎來解釋執行。 他們一般需要解釋器才能運行。JAVASCRIPT,ASP,PHP,PERL,Nuva都是腳本語言。C/C++編譯、鏈接後，可形成獨立執行的exe文件。

編譯型語言：

• 編譯型語言最大的優勢之一就是其執行速度。用C/C++編寫的程序運行速度要比用Java編寫的相同程序快30%-70%。

• 編譯型程序比解釋型程序消耗的內存更少。

• 不利的一面——編譯器比解釋器要難寫得多。

• 編譯器在調試程序時提供不了多少幫助——有多少次在你的C語言代碼中遇到一個「空指針異常」時，需要花費好幾個小時來明確錯誤到底在代碼中的什麼位置。

• 可執行的編譯型代碼要比相同的解釋型代碼大許多。例如，C/C++的.exe文件要比同樣功能的Java的.class文件大很多。

• 編譯型程序是面向特定平台的因而是平台依賴的。

• 編譯型程序不支持代碼中實現安全性——例如，一個編譯型的程序可以訪問內存的任何區域，並且可以對你的PC做它想做的任何事情（大部分病毒是使用編譯型語言編寫的）

• 由於鬆散的安全性和平台依賴性，編譯型語言不太適合開發網際網路或者基於Web的應用。

解釋型語言：

• 解釋型語言提供了極佳的調試支持。一名Java程序員只需要幾分鍾就可以定位並修復一個「空指針異常」，因為Java運行環境不僅指明了異常的性質，而且給出了異常發生位置具體的行號和函數調用順序（著名的堆棧跟蹤信息）。這樣的便利是編譯型語言所無法提供的。

• 另一個優勢是解釋器比編譯器容易實現

• 解釋型語言最大的優勢之一是其平台獨立性

• 解釋型語言也可以保證高度的安全性——這是互聯網應用迫切需要的

• 中間語言代碼的大小比編譯型可執行代碼小很多

• 平台獨立性，以及嚴密的安全性是使解釋型語言成為適合互聯網和Web應用的理想語言的2個最重要的因素。

• 解釋型語言存在一些嚴重的缺點。解釋型應用佔用更多的內存和CPU資源。這是由於，為了運行解釋型語言編寫的程序，相關的解釋器必須首先運行。解釋器是復雜的，智能的，大量消耗資源的程序並且它們會佔用很多CPU周期和內存。

• 由於解釋型應用的decode-fetch-execute（解碼-抓取-執行）的周期，它們比編譯型程序慢很多。

• 解釋器也會做很多代碼優化，運行時安全性檢查；這些額外的步驟佔用了更多的資源並進一步降低了應用的運行速度。