編譯器語義分析

Ⅰ 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。

Ⅱ 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。

Ⅲ 什麼是編譯器

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。

[編輯]編譯器工作方法
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。

一個現代編譯器的主要工作流程如下：

* 源程序（source code）→預處理器（preprocessor）→編譯器（compiler）→匯編程序（assembler）→目標程序（object code）→連接器（鏈接器，Linker）→可執行程序（executables）

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言）。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可執行程序。

編譯器種類

編譯器可以生成用來在與編譯器本身所在的計算機和操作系統（平台）相同的環境下運行的目標代碼，這種編譯器又叫做「本地」編譯器。另外，編譯器也可以生成用來在其它平台上運行的目標代碼，這種編譯器又叫做交叉編譯器。交叉編譯器在生成新的硬體平台時非常有用。「源碼到源碼編譯器」是指用一種高級語言作為輸入，輸出也是高級語言的編譯器。例如: 自動並行化編譯器經常採用一種高級語言作為輸入，轉換其中的代碼，並用並行代碼注釋對它進行注釋（如OpenMP）或者用語言構造進行注釋（如FORTRAN的DOALL指令）。

預處理器（preprocessor）

作用是通過代入預定義等程序段將源程序補充完整。

編譯器前端（frontend）

前端主要負責解析（parse）輸入的源程序，由詞法分析器和語法分析器協同工作。詞法分析器負責把源程序中的『單詞』（Token）找出來,語法分析器把這些分散的單詞按預先定義好的語法組裝成有意義的表達式，語句 ，函數等等。 例如「a = b + c;」前端詞法分析器看到的是「a, =, b , +, c;」，語法分析器按定義的語法，先把他們組裝成表達式「b + c」，再組裝成「a = b + c」的語句。 前端還負責語義（semantic checking）的檢查，例如檢測參與運算的變數是否是同一類型的，簡單的錯誤處理。最終的結果常常是一個抽象的語法樹（abstract syntax tree，或 AST），這樣後端可以在此基礎上進一步優化，處理。

編譯器後端（backend）

編譯器後端主要負責分析，優化中間代碼（Intermediate representation）以及生成機器代碼（Code Generation）。

一般說來所有的編譯器分析，優化，變型都可以分成兩大類： 函數內（intraproceral）還是函數之間（interproceral）進行。很明顯，函數間的分析，優化更准確，但需要更長的時間來完成。

編譯器分析（compiler analysis）的對象是前端生成並傳遞過來的中間代碼，現代的優化型編譯器（optimizing compiler）常常用好幾種層次的中間代碼來表示程序，高層的中間代碼（high level IR）接近輸入的源程序的格式，與輸入語言相關（language dependent），包含更多的全局性的信息，和源程序的結構；中層的中間代碼（middle level IR）與輸入語言無關，低層的中間代碼(Low level IR)與機器語言類似。 不同的分析，優化發生在最適合的那一層中間代碼上。

常見的編譯分析有函數調用樹（call tree），控制流程圖（Control flow graph），以及在此基礎上的變數定義－使用，使用－定義鏈（define-use/use-define or u-d/d-u chain），變數別名分析（alias analysis），指針分析（pointer analysis），數據依賴分析（data dependence analysis）等等。

上述的程序分析結果是編譯器優化（compiler optimization）和程序變形（compiler transformation）的前提條件。常見的優化和變新有：函數內嵌（inlining），無用代碼刪除（Dead code elimination），標准化循環結構（loop normalization），循環體展開（loop unrolling），循環體合並，分裂（loop fusion，loop fission），數組填充（array padding），等等。優化和變形的目的是減少代碼的長度，提高內存（memory），緩存（cache）的使用率，減少讀寫磁碟，訪問網路數據的頻率。更高級的優化甚至可以把序列化的代碼（serial code）變成並行運算，多線程的代碼（parallelized，multi-threaded code）。

機器代碼的生成是優化變型後的中間代碼轉換成機器指令的過程。現代編譯器主要採用生成匯編代碼（assembly code）的策略，而不直接生成二進制的目標代碼（binary object code）。即使在代碼生成階段，高級編譯器仍然要做很多分析，優化，變形的工作。例如如何分配寄存器（register allocatioin），如何選擇合適的機器指令（instruction selection），如何合並幾句代碼成一句等等。

Ⅳ 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。

Ⅳ 語法的結構分析和語義分析有何不同呀

從系統設計角度，語義分析和後兩者沒有毛關系。後兩者有很緊密的關系。

語義分析主要思想是根據上下文環境，通過對比「引申含義」的概率，來給出大概率下的表述映射。簡單說是個環境識別＋統計＋指引的復合操作。如果誰的語義分析系統，沒有統計演算法在裡面，沒有語境分析在裡面，基本就是扯淡。這如同「你＋媽喊你回家吃飯」。在網站的屏蔽中，前面兩個字被無情的卡擦一樣，當然網站的敏感詞彙屏蔽，沒標榜自己是帶語義分析的。

語法分析和詞法分析不同。語法分析，多了規則實例化的過程。其他和詞法分析一樣，主要是用形式文法和待分析數據，進行匹配。正則表達式，只是形式文法的一種。大家的編譯器的前端，都包含形式文法的處理。詞法分析，主要是用於，符合形式文法的數據被提取出來，而語法分析的實例化，需要對提取出的數據，進行具體的可識別的規則進行實例化。比如，進入的單詞流，究竟是個賦值語句，還是的調用行為。否則後面的觸發器無法對應，觸發器是用於根據不同的具體描述的內容，進行不同的處理工作，當然編譯器的優化部分和這個無關。

當然語義分析和語法分析有關聯，連語法都提取不出來的系統，語義分析就更扯淡了。這和你用什麼聚類、分類，神經網路、或者什麼一堆堆新名詞沒有關系，後者都是基礎面向數據的演算法，和排序演算法一樣，不落到工程里，只能做作理論研究，p用沒有。別以為在幾個數據表裡,加個sql語句，湊湊，就可以語義了，資料庫在語義分析系統里，只能做基礎詞法提取的動作。包括大數據，也是，資料庫即便是oracle的資料庫，扮演的角色，基本可以類比資料庫系統中，磁碟文件扮演的角色。非常非常小的小角色。

Ⅵ 編譯器的功能是什麼

1、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)。
2、工作方法：
1）、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。
2）、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。
3）、最後生成的是目標文件，也稱為obj文件。
4）、再經過鏈接器的鏈接就可以生成最後的EXE文件了。
5）、有些時候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。這一過程稱為交叉鏈接。

Ⅶ 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。

Ⅷ 編譯原理學了有什麼用

對大多數人來說，學過編譯原理，應該可以知道對於很多代碼的優化，編譯器其實可以做好，不需要自己寫代碼的時候杞人憂天。在通用、局部的優化上，甚至編譯器往往做得比程序員好。

大概率會意識到編譯原理背後的故事，也許會沉迷在某個方向，也許還會樂於看一些奇妙的parser構建方式。

大概還可能會去學習類型系統，發現形式化的故事似乎在很多方面都有對應的版本，而後，他們也許會嘗試走向研究，去挑戰目前都沒有好好解決的代碼優化問題，也許會走向應用，用起LLVM，在上面加個target，支持一些新硬體，做個新語言的前端等。

編譯原理是計算機專業的一門重要專業課，旨在介紹編譯程序構造的一般原理和基本方法。內容包括語言和文法、詞法分析、語法分析、語法制導翻譯、中間代碼生成、存儲管理、代碼優化和目標代碼生成。 編譯原理是計算機專業設置的一門重要的專業課程。

編譯原理課程是計算機相關專業學生的必修課程和高等學校培養計算機專業人才的基礎及核心課程，同時也是計算機專業課程中最難及最挑戰學習能力的課程之一。編譯原理課程內容主要是原理性質，高度抽象。

編譯可以分為五個基本步驟:詞法分析、語法分析、語義分析及中間代碼的生成、優化、目標代碼的生成。這是每個編譯器都必須的基本步驟和流程, 從源頭輸入高級語言源程序輸出目標語言代碼。

1、詞法分析

詞法分析器是通過詞法分析程序對構成源程序的字元串從左到右的掃描, 逐個字元地讀, 識別出每個單詞符號, 識別出的符號一般以二元式形式輸出, 即包含符號種類的編碼和該符號的值。

詞法分析器一般以函數的形式存在, 供語法分析器調用。當然也可以一個獨立的詞法分析器程序存在。完成詞法分析任務的程序稱為詞法分析程序或詞法分析器或掃描器。

2、語法分析

語法分析是編譯過程的第二個階段。這階段的任務是在詞法分析的基礎上將識別出的單詞符號序列組合成各類語法短語, 如「語句」, 「表達式」等.語法分析程序的主要步驟是判斷源程序語句是否符合定義的語法規則, 在語法結構上是否正確。

而一個語法規則又稱為文法, 喬姆斯基將文法根據施加不同的限制分為0型、1型、2型、3型文法, 0型文法又稱短語文法, 1型稱為上下文有關文法, 2型稱為上下文無關文法, 3型文法稱為正規文法, 限制條件依次遞增。

3、語義分析

詞法分析注重的是每個單詞是否合法, 以及這個單詞屬於語言中的哪些部分。語法分析的上下文無關文法注重的是輸入語句是否可以依據文法匹配產生式。

那麼, 語義分析就是要了解各個語法單位之間的關系是否合法。實際應用中就是對結構上正確的源程序進行上下文有關性質的審查, 進行類型審查等。

4、中間代碼生成與優化

在進行了語法分析和語義分析階段的工作之後, 有的編譯程序將源程序變成一種內部表示形式, 這種內部表示形式叫做中間語言或中間表示或中間代碼。

所謂「中間代碼」是一種結構簡單、含義明確的記號系統, 這種記號系統復雜性介於源程序語言和機器語言之間, 容易將它翻譯成目標代碼。另外, 還可以在中間代碼一級進行與機器無關的優化。

5、目標代碼的生成

根據優化後的中間代碼, 可生成有效的目標代碼。而通常編譯器將其翻譯為匯編代碼, 此時還需要將匯編代碼經匯編器匯編為目標機器的機器語言。

6、出錯處理

編譯的各個階段都有可能發現源碼中的錯誤, 尤其是語法分析階段可能會發現大量的錯誤, 因此編譯器需要做出錯處理, 報告錯誤類型及錯誤位置等信息。

Ⅸ 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。

Ⅹ 編譯為什麼要分階段

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。

編譯程序

也稱為編譯器，是指把用高級程序設計語言書寫的源程序，翻譯成等價的機器語言格式目標程序的翻譯程序。編譯程序屬於採用生成性實現途徑實現的翻譯程序。它以高級程序設計語言書寫的源程序作為輸入，而以匯編語言或機器語言表示的目標程序作為輸出。編譯出的目標程序通常還要經歷運行階段，以便在運行程序的支持下運行，加工初始數據，算出所需的計算結果。