⑴ 编译程序包括哪几个主要组成部分
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。
(1)编译程序时间表扩展阅读:
对于c编译程序来说,其语言的特点如下:
1、c语言是一种结构化语言。它层次清晰,便于按模块化方式组织程序,易于调试和维护,而且表现能力和处理能力极强。
2、c语言具有丰富的运算符和数据类型,便于实现各类复杂的数据结构。它还可以直接访问内存的物理地址,进行位(bit)一级的操作。
3、由于c语言实现了对硬件的编程操作,因此集高级语言和低级语言的功能于一体。它既可用于系统软件的开发,也适合于应用软件的开发。
4、此外,c语言还具有效率高、可移植性强等特点。因此它广泛地移植到了各类各型计算机上,从而形成了多种版本。
⑵ 请问linux下,gcc编译程序的过程(从读取源文件到制作可执行程序中间所有过程,越详细越好)
gcc -S *.c 预处理+反汇编
⑶ 编译原理题目
习题一、单项选择题
1、将编译程序分成若干个“遍”是为了 。
a.提高程序的执行效率
b.使程序的结构更加清晰
c.利用有限的机器内存并提高机器的执行效率
d.利用有限的机器内存但降低了机器的执行效率
2、构造编译程序应掌握 。
a.源程序 b.目标语言
c.编译方法 d.以上三项都是
3、变量应当 。
a.持有左值 b.持有右值
c.既持有左值又持有右值 d.既不持有左值也不持有右值
4、编译程序绝大多数时间花在 上。
a.出错处理 b.词法分析
c.目标代码生成 d.管理表格
5、 不可能是目标代码。
a.汇编指令代码 b.可重定位指令代码
c.绝对指令代码 d.中间代码
6、使用 可以定义一个程序的意义。
a.语义规则 b.词法规则
c.产生规则 d.词法规则
7、词法分析器的输入是 。
a.单词符号串 b.源程序
c.语法单位 d.目标程序
8、中间代码生成时所遵循的是- 。
a.语法规则 b.词法规则
c.语义规则 d.等价变换规则
9、编译程序是对 。
a.汇编程序的翻译 b.高级语言程序的解释执行
c.机器语言的执行 d.高级语言的翻译
10、语法分析应遵循 。
a.语义规则 b.语法规则
c.构词规则 d.等价变换规则
解答
1、将编译程序分成若干个“遍”是为了使编译程序的结构更加清晰,故选b。
2、构造编译程序应掌握源程序、目标语言及编译方法等三方面的知识,故选d。
3、对编译而言,变量既持有左值又持有右值,故选c。
4、编译程序打交道最多的就是各种表格,因此选d。
5、目标代码包括汇编指令代码、可重定位指令代码和绝对指令代码3种,因此不是目标代码的只能选d。
6、词法分析遵循的是构词规则,语法分析遵循的是语法规则,中间代码生成遵循的是语义规则,并且语义规则可以定义一个程序的意义。因此选a。
7、b 8、c 9、d 10、c
二、多项选择题
1、编译程序各阶段的工作都涉及到 。
a.语法分析 b.表格管理 c.出错处理
d.语义分析 e.词法分析
2、编译程序工作时,通常有 阶段。
a.词法分析 b.语法分析 c.中间代码生成
d.语义检查 e.目标代码生成
解答
1.b、c 2. a、b、c、e
三、填空题
1、解释程序和编译程序的区别在于 。
2、编译过程通常可分为5个阶段,分别是 、语法分析 、代码优化和目标代码生成。 3、编译程序工作过程中,第一段输入是 ,最后阶段的输出为 程序。
4、编译程序是指将 程序翻译成 程序的程序。 解答
是否生成目标程序 2、词法分析 中间代码生成 3、源程序 目标代码生成 4、源程序 目标语言
一、单项选择题
1、文法G:S→xSx|y所识别的语言是 。
a. xyx b. (xyx)* c. xnyxn(n≥0) d. x*yx*
2、文法G描述的语言L(G)是指 。
a. L(G)={α|S+ ⇒α , α∈VT*} b. L(G)={α|S*⇒α, α∈VT*}
c. L(G)={α|S*⇒α,α∈(VT∪VN*)} d. L(G)={α|S+ ⇒α, α∈(VT∪VN*)}
3、有限状态自动机能识别 。
a. 上下文无关文法 b. 上下文有关文法
c.正规文法 d. 短语文法
4、设G为算符优先文法,G的任意终结符对a、b有以下关系成立 。
a. 若f(a)>g(b),则a>b b.若f(a)<g(b),则a<b
c. a~b都不一定成立 d. a~b一定成立
5、如果文法G是无二义的,则它的任何句子α 。
a. 最左推导和最右推导对应的语法树必定相同
b. 最左推导和最右推导对应的语法树可能不同
c. 最左推导和最右推导必定相同
d. 可能存在两个不同的最左推导,但它们对应的语法树相同
6、由文法的开始符经0步或多步推导产生的文法符号序列是 。
a. 短语 b.句柄 c. 句型 d. 句子
7、文法G:E→E+T|T
T→T*P|P
P→(E)|I
则句型P+T+i的句柄和最左素短语为 。
a.P+T和i b. P和P+T c. i和P+T+i d.P和T
8、设文法为:S→SA|A
A→a|b
则对句子aba,下面 是规范推导。
a. SÞSAÞSAAÞAAAÞaAAÞabAÞaba
b. SÞSAÞSAAÞAAAÞAAaÞAbaÞaba
c. SÞSAÞSAAÞSAaÞSbaÞAbaÞaba
d. SÞSAÞSaÞSAaÞSbaÞAbaÞaba
9、文法G:S→b|∧(T)
T→T,S|S
则FIRSTVT(T) 。
a. {b,∧,(} b. {b,∧,)} c.{b,∧,(,,} d.{b,∧,),,}
10、产生正规语言的文法为 。
a. 0型 b. 1型 c. 2型 d. 3型
11、采用自上而下分析,必须 。
a. 消除左递归 b. 消除右递归 c. 消除回溯 d. 提取公共左因子
12、在规范归约中,用 来刻画可归约串。
a. 直接短语 b. 句柄 c. 最左素短语 d. 素短语
13、有文法G:E→E*T|T
T→T+i|i
句子1+2*8+6按该文法G归约,其值为 。
a. 23 B. 42 c. 30 d. 17
14、规范归约指 。
a. 最左推导的逆过程 b. 最右推导的逆过程
c. 规范推导 d. 最左归约的逆过程
[解答]
1、选c。
2、选a。
3、选c。
4、虽然a与b没有优先关系,但构造优先函数后,a与b就一定存在优先关系了。所以,由f(a)>g)(b)或f(a)<g(b)并不能判定原来的a与b之间是否存在优先关系:故选c。
5、如果文法G无二义性,则最左推导是先生长右边的枝叶:对于d,如果有两个不同的是了左推导,则必然有二义性。故选a。
6、选c。
7、由图2-8-1的语法树和优先关系可以看出应选b。
8、规范推导是最左推导,故选d。
9、由T→T,…和T→(… 得FIRSTVT(T))={(,,)};
由T→S得FIRSTVT(S)⊂FIRSTVT(T),而FIRSTVT(S)={b,∧,(};即
FIRSTVT(T)={b,∧,(,,}; 因此选c。
10、d 11、c 12、b 13、b 14、b
二、多项选择题
1、下面哪些说法是错误的 。
a. 有向图是一个状态转换图 b. 状态转换图是一个有向图
c.有向图是一个DFA d.DFA可以用状态转换图表示
2、对无二义性文法来说,一棵语法树往往代表了 。
a. 多种推导过程 b. 多种最左推导过程 c.一种最左推导过程
d.仅一种推导过程 e.一种最左推导过程
3、如果文法G存在一个句子,满足下列条件 之一时,则称该文法是二义文法。
a. 该句子的最左推导与最右推导相同
b. 该句子有两个不同的最左推导
c. 该句子有两棵不同的最右推导
d. 该句子有两棵不同的语法树
e.该句子的语法树只有一个
4、有一文法G:S→AB
A→aAb|ε
B→cBd|ε
它不产生下面 集合。
a. {anbmcndm|n,m≥0} b. {anbncmdm|n,m>0}
c. {anbmcmdn|n,m≥0} d. {anbncmdm|n,m≥0}
e. {anbncndn|n≥0}
5、自下而上的语法分析中,应从 开始分析。
a. 句型 b. 句子 c. 以单词为单位的程序
d. 文法的开始符 e. 句柄
6、对正规文法描述的语言,以下 有能力描述它。
a.0型文法 b.1型文法 c.上下文无关文法 d.右线性文法 e.左线性文法
解答 1、e、a、c 2、a、c、e 3、b、c、d 4、a、c 5、b、c 6、a、b、c、d、e
三、填空题
1、文法中的终结符和非终结符的交集是 。词法分析器交给语法分析器的文法符号一定是 ,它一定只出现在产生式的 部。
2、最左推导是指每次都对句型中的 非终结符进行扩展。
3、在语法分析中,最常见的两种方法一定是 分析法,另一是 分析法。
4、采用 语法分析时,必须消除文法的左递归。
5、 树代表推导过程, 树代表归约过程。
6、自下而上分析法采用 、归约、错误处理、 等四种操作。
7、Chomsky把文法分为 种类型,编译器构造中采用 和 文法,它们分别产生 和 语言,并分别用 和 自动机识别所产生的语言。
解答 1、空集 终结符 右
2、最左
3、自上而上 自下而上
4、自上而上
5、语法 分析
6、移进 接受
7、4 2 型 3型 上下文无关语言 正规语言 下推自动机 有限
四、判断题
1、文法 S→aS|bR|ε描述的语言是(a|bc)* ( )
R→cS
2、在自下而上的语法分析中,语法树与分析树一定相同。 ( )
3、二义文法不是上下文无关文法。 ( )
4、语法分析时必须先消除文法中的左递归。 ( )
5、规范归约和规范推导是互逆的两个过程。 ( )
6、一个文法所有句型的集合形成该文法所能接受的语言。 ( )
解答 1、对 2、错 3、错 4、错 5、错 6、错
五、简答题
1、句柄 2、素短语 3、语法树 4、归约 5、推导
[解答]
1、句柄:一个句型的最左直接短语称为该句型的句柄。
2、素短语:至少含有一个终结符的素短语,并且除它自身之外不再含任何更小的素短语。
3、语法树:满足下面4个条件的树称之为文法G[S]的一棵语法树。
①每一终结均有一标记,此标记为VN∪VT中的一个符号;
②树的根结点以文法G[S]的开始符S标记;
③若一结点至少有一个直接后继,则此结点上的标记为VN中的一个符号;
④若一个以A为标记的结点有K个直接后继,且按从左至右的顺序,这些结点的标记分别为X1,X2,…,XK,则A→X1,X2,…,XK,必然是G的一个产生式。
4、归约:我们称αγβ直接归约出αAβ,仅当A→γ 是一个产生式,且α、β∈(VN∪VT)*。归约过程就是从输入串开始,反复用产生式右部的符号替换成产生式左部符号,直至文法开始符。
5、推导:我们称αAβ直接推出αγβ,即αAβÞαγβ,仅当A→ γ 是一个产生式,且α、β∈(VN∪VT)*。如果α1Þα2Þ…Þαn,则我们称这个序列是从α1至α2的一个推导。若存在一个从α1αn的推导,则称α1可推导出αn。推导是归约的逆过程。
六、问答题
1、给出上下文无关文法的定义。
[解答]
一个上下文无关文法G是一个四元式(VT,VN,S, P),其中:
●VT是一个非空有限集,它的每个元素称为终结符号;
●VN是一个非空有限集,它的每个元素称为非终结符号,VT∩VN=Φ;
●S是一个非终结符号,称为开始符号;
●P是一个产生式集合(有限),每个产生式的形式是P→α,其中,P∈VN,
α∈(VT∪VN)*。开始符号S至少必须在某个产生式的左部出现一次。
2、文法G[S]:
S→aSPQ|abQ
QP→PQ
bP→bb
bQ→bc
cQ→cc
(1)它是Chomsky哪一型文法?
(2)它生成的语言是什么?
[解答]
(1)由于产生式左部存在终结符号,且所有产生式左部符号的长度均小于等于产生式右部的符号长度,所以文法G[S]是Chomsky1型文法,即上下文有关文法。
(2)按产生式出现的顺序规定优先级由高到低(否则无法推出句子),我们可以得到:
SÞabQÞabc
SÞaSPQÞaabQPQÞaabPQQÞaabbQQÞaabbcQÞaabbcc
SÞaSPQÞaaSPQPQÞaaabQPQPQÞaaabPQQPQÞaaabPQPQQÞaaaPPQQQÞ
aaabbPqqqÞaaabbQQQÞaaabbbcQQÞaaabbbccQÞaaabbbccc
……
于是得到文法G[S]生成的语言L={anbncn|n≥1}
3、按指定类型,给出语言的文法。
L={aibj|j>i≥1}的上下文无关文法。
【解答】
(1)由L={aibj|j>i≥1}知,所求该语言对应的上下文无关文法首先应有S→aSb型产生式,以保证b的个数不少于a的个数;其次,还需有S→Sb或S→bS型的产生式,用以保证b的个数多于a的个数;也即所求上下文无关文法G[S]为:
G[S]:S→aSb|Sb|b
4、有文法G:S→aAcB|Bd
A→AaB|c
B→bScA|b
(1)试求句型aAaBcbbdcc和aAcbBdcc的句柄;
(2)写出句子acabcbbdcc的最左推导过程。
【解答】(1)分别画出对应两句型的语法树,如图2-8-2所示
句柄:AaB Bd
图2-8-2 语法树
(2)句子acabcbbdcc的最左推导如下:
SÞaAcBÞaAaBcBÞacaBcBÞacabcBÞacabcbScAÞacabcbBdcA
ÞacabcbbdcAÞacabcbbdcc
5、对于文法G[S]:
S→(L)|aS|a L→L, S|S
(1)画出句型(S,(a))的语法树。(2)写出上述句型的所有短语、直接短语、句柄和素短语。
【解答】
(1)句型(S,(a))的语法树如图2-8-3所示
(2)由图2-8-3可知:
①短语:S、a、(a)、S,(a)、(S,(a));
②直接短语:a、S;
③句柄:S;
④素短语:素短语可由图2-8-3中相邻终结符之间的优先关系求得,即;
因此素短语为a。
6、考虑文法G[T]:
T→T*F|F
F→F↑P|P
P→(T)|i
证明T*P↑(T*F)是该文法的一个句型,并指出直接短语和句柄。
【解答】
首先构造T*P↑(T*F)的语法树如图2-8-4所示。
由图2-8-4可知,T*P↑(T*F)是文法G[T]的一个句型。
直接短语有两个,即P和T*F;句柄为P。
一、单项选择题
1、词法分析所依据的是 。
a. 语义规则 b. 构词规则 c. 语法规则 d. 等价变换规则
2、词法分析器的输出结果是 。
a. 单词的种别编码 b. 单词在符号表中的位置
c. 单词的种别编码和自身值 d. 单词自身值
3、正规式M1和M2等价是指 。
a. M1和M2的状态数相等 b. M1和M2的有向弧条数相等
c. M1和M2所识别的语言集相等 d. M1和M2状态数和有向弧条数相等
4、状态转换图(见图3-6-1)接受的字集为 。
a. 以 0开头的二进制数组成的集合 b. 以0结尾的二进制数组成的集合
c. 含奇数个0的二进制数组成的集合 d. 含偶数个0的二进制数组成的集合
5、词法分析器作为独立的阶段使整个编译程序结构更加简洁、明确,因此, 。
a. 词法分析器应作为独立的一遍 b. 词法分析器作为子程序较好
c. 词法分析器分解为多个过程,由语法分析器选择使用 d. 词法分析器并不作为一个独立的阶段
解答 1、b 2、c 3、c 4、d 5、b
二、多项选择题
1、在词法分析中,能识别出 。
a. 基本字 b. 四元式 c. 运算符
d. 逆波兰式 e. 常数
2、令∑={a,b},则∑上所有以b开头,后跟若干个ab的字的全体对应的正规式为 。
a. b(ab)* b. b(ab)+ c.(ba)*b
d. (ba)+b e. b(a|b)
解答 1、a、c、e 2、a、b、d
三、填空题
1、确定有限自动机DFA是 的一个特例。
2、若二个正规式所表示的 相同,则认为二者是等价的。
3、一个字集是正规的,当且仅当它可由 所 。
解答 1、NFA 2、正规集 3、DFA(NFA)所识别
四、判断题
1、一个有限状态自动机中,有且仅有一个唯一终态。 ( )
2、设r和s分别是正规式,则有L(r|s)=L(r)|L(s)。 ( )
3、自动机M和M′的状态数不同,则二者必不等价。 ( )
4、确定的自动机以及不确定的自动机都能正确地识别正规集。 ( )
5、对任意一个右线性文法G,都存在一个NFA M,满足L(G)=L(M)。 ( )
6、对任意一个右线性文法G,都存在一个DFA M,满足L(G)=L(M)。 ( )
7、对任何正规表达式e,都存在一个NFA M,满足L(G)=L(e)。 ( )
8、对任何正规表达式e,都存在一个DFA M,满足L(G)=L(e)。 ( )
解答 1 、2、3、错 4、5、6、7、8、正确
五、基本题
1、设M=({x,y}, {a,b}, f,x,{y})为一非确定的有限自动机,其中f定义如下:
f(x,a)={x,y} f(x,b)={y}
f(y,a)=φ f(y,b)={x,y}
试构造相应的确定有限自动机M′。
解答:对照自动机的定义M=(S,Σ,f,S0,Z),由f的定义可知f(x,a)、f(y,b)均为多值函数,所以是一非确定有限自动机,先画出NFA M相应的状态图,如图3-6-2所示。
用子集法构造状态转换矩阵表3-6-3所示。
I Ia Ib
{x} {x,y} {y}
{y} — {x,y}
{x,y} {x,y} {x,y}
将转换矩阵中的所有子集重新命名而形成表3-6-4所示的状态转换矩阵。
表3-6-4 状态转换矩阵
a b
0 2 1
1 — 2
2 2 2
即得到M′=({0,1,2}, {a,b}, f,0, {1,2}),其状态转换图如图3-6-5所示。
将图3-6-5的DFA M′最小化。首先,将M′的状态分成终态组{1,2}与非终态组{0};其次,考察{1,2}。由于{1,2}a={1,2}b={2}⊂{1,2},所以不再将其划分了,也即整个划分只有两组{0},{1,2}:令状态1代表{1,2},即把原来到达2的弧都导向1,并删除状态2。最后,得到如图3-6-6所示化简DFA M′。
2、对给定正规式b*(d|ad)(b|ab)+,构造其NFA M;
解答:首先用A+=AA*改造正规式得:b*(d|ad)(b|ab)(b|ab)*;其次,构造该正规式的NFA M,如图3-6-7所示。
求采纳为满意回答。
⑷ 编译程序有哪些主要构成成分它们各自的主要功能是什么
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。
(4)编译程序时间表扩展阅读
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。
⑸ 用C++编译程序时为什么我在里程,时间,平均速度后边输入单位就有错误
1.多态类中的虚函数表是Compile-Time,还是Run-Time时建立的?
2.将一个 1M -10M 的文件,逆序存储到另一个文件,就是前一个文件的最后一个
字符存到新文件的第一个字符,以此类推。
3.main主函数执行完毕后,是否可能会再执行一段代码?
4.一个父类写了一个virtual 函数,如果子类覆盖它的函数不加virtual ,也能实现多态?
在子类的空间里,有没有父类的这个函数,或者父类的私有变量?
5.给一个字符串、例如 “ababc”要求返回“ab”. 因为“ab”连续重复出现且最长。
用C/C++语言写一函数完成该算法,给出复杂度
6.对序列1、1、2、3、5、8、13。。。。 是Fab..数列
2、3、5、13...是Fab..质数数列,因为他们与自己前面的Fab...数列都互质
给出k,返回第k小的Fab..质数
7.101个硬币100真、1假,真假区别在于重量。请用无砝码天平称两次给出真币重还是假币重的结论。
8.完成字符串拷贝可以使用 sprintf、strcpy 及 memcpy 函数,请问这些函数有什么区别,你喜欢使用哪个,为什么?
9.变量的声明和定义有什么区别?
10.请写出下面代码在 32 位平台上的运行结果,并说明 sizeof 的性质:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
⑹ 编译程序大多数时间花在什么上
编译程序大多数时间花在目标代码生成。
编译程序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。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。
编译程序的基本功能是把源程序(高级语言)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。
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。
⑺ 编译程序的综合部分
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操作,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。 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。
A.V.Aho, Principles of Compiler Design,Addison Wes-ley, Reading, Massachusetts, 1977. 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。
⑻ 谁能简单阐述下java编译执行的过程
Java虚拟机(JVM)是可运行Java代码的假想计算机。只要根据JVM规格描述将解释器移植到特定的计算机上,就能保证经过编译的任何Java代码能够在该系统上运行。本文首先简要介绍从Java文件的编译到最终执行的过程,随后对JVM规格描述作一说明。
一.Java源文件的编译、下载、解释和执行
Java应用程序的开发周期包括编译、下载、解释和执行几个部分。Java编译程序将Java源程序翻译为JVM可执行代码?字节码。这一编译过程同C/C++的编译有些不同。当C编译器编译生成一个对象的代码时,该代码是为在某一特定硬件平台运行而产生的。因此,在编译过程中,编译程序通过查表将所有对符号的引用转换为特定的内存偏移量,以保证程序运行。Java编译器却不将对变量和方法的引用编译为数值引用,也不确定程序执行过程中的内存布局,而是将这些符号引用信息保留在字节码中,由解释器在运行过程中创立内存布局,然后再通过查表来确定一个方法所在的地址。这样就有效的保证了Java的可移植性和安全性。
运行JVM字节码的工作是由解释器来完成的。解释执行过程分三部进行:代码的装入、代码的校验和代码的执行。装入代码的工作由"类装载器"(class loader)完成。类装载器负责装入运行一个程序需要的所有代码,这也包括程序代码中的类所继承的类和被其调用的类。当类装载器装入一个类时,该类被放在自己的名字空间中。除了通过符号引用自己名字空间以外的类,类之间没有其他办法可以影响其他类。在本台计算机上的所有类都在同一地址空间内,而所有从外部引进的类,都有一个自己独立的名字空间。这使得本地类通过共享相同的名字空间获得较高的运行效率,同时又保证它们与从外部引进的类不会相互影响。当装入了运行程序需要的所有类后,解释器便可确定整个可执行程序的内存布局。解释器为符号引用同特定的地址空间建立对应关系及查询表。通过在这一阶段确定代码的内存布局,Java很好地解决了由超类改变而使子类崩溃的问题,同时也防止了代码对地址的非法访问。
随后,被装入的代码由字节码校验器进行检查。校验器可发现操作数栈溢出,非法数据类型转化等多种错误。通过校验后,代码便开始执行了。
Java字节码的执行有两种方式:
1.即时编译方式:解释器先将字节码编译成机器码,然后再执行该机器码。
2.解释执行方式:解释器通过每次解释并执行一小段代码来完成Java字节码程 序的所有操作。
通常采用的是第二种方法。由于JVM规格描述具有足够的灵活性,这使得将字节码翻译为机器代码的工作
具有较高的效率。对于那些对运行速度要求较高的应用程序,解释器可将Java字节码即时编译为机器码,从而很好地保证了Java代码的可移植性和高性能。
二.JVM规格描述
JVM的设计目标是提供一个基于抽象规格描述的计算机模型,为解释程序开发人员提很好的灵活性,同时也确保Java代码可在符合该规范的任何系统上运行。JVM对其实现的某些方面给出了具体的定义,特别是对Java可执行代码,即字节码(Bytecode)的格式给出了明确的规格。这一规格包括操作码和操作数的语法和数值、标识符的数值表示方式、以及Java类文件中的Java对象、常量缓冲池在JVM的存储映象。这些定义为JVM解释器开发人员提供了所需的信息和开发环境。Java的设计者希望给开发人员以随心所欲使用Java的自由。
JVM定义了控制Java代码解释执行和具体实现的五种规格,它们是:
JVM指令系统
JVM寄存器
JVM栈结构
JVM碎片回收堆
JVM存储区
2.1JVM指令系统
JVM指令系统同其他计算机的指令系统极其相似。Java指令也是由 操作码和操作数两部分组成。操作码为8位二进制数,操作数进紧随在操作码的后面,其长度根据需要而不同。操作码用于指定一条指令操作的性质(在这里我们采用汇编符号的形式进行说明),如iload表示从存储器中装入一个整数,anewarray表示为一个新数组分配空间,iand表示两个整数的"与",ret用于流程控制,表示从对某一方法的调用中返回。当长度大于8位时,操作数被分为两个以上字节存放。JVM采用了"big endian"的编码方式来处理这种情况,即高位bits存放在低字节中。这同 Motorola及其他的RISC CPU采用的编码方式是一致的,而与Intel采用的"little endian "的编码方式即低位bits存放在低位字节的方法不同。
Java指令系统是以Java语言的实现为目的设计的,其中包含了用于调用方法和监视多先程系统的指令。Java的8位操作码的长度使得JVM最多有256种指令,目前已使用了160多种操作码。
2.2JVM指令系统
所有的CPU均包含用于保存系统状态和处理器所需信息的寄存器组。如果虚拟机定义较多的寄存器,便可以从中得到更多的信息而不必对栈或内存进行访问,这有利于提高运行速度。然而,如果虚拟机中的寄存器比实际CPU的寄存器多,在实现虚拟机时就会占用处理器大量的时间来用常规存储器模拟寄存器,这反而会降低虚拟机的效率。针对这种情况,JVM只设置了4个最为常用的寄存器。它们是:
pc程序计数器
optop操作数栈顶指针
frame当前执行环境指针
vars指向当前执行环境中第一个局部变量的指针
所有寄存器均为32位。pc用于记录程序的执行。optop,frame和vars用于记录指向Java栈区的指针。
2.3JVM栈结构
作为基于栈结构的计算机,Java栈是JVM存储信息的主要方法。当JVM得到一个Java字节码应用程序后,便为该代码中一个类的每一个方法创建一个栈框架,以保存该方法的状态信息。每个栈框架包括以下三类信息:
局部变量
执行环境
操作数栈
局部变量用于存储一个类的方法中所用到的局部变量。vars寄存器指向该变量表中的第一个局部变量。
执行环境用于保存解释器对Java字节码进行解释过程中所需的信息。它们是:上次调用的方法、局部变量指针和操作数栈的栈顶和栈底指针。执行环境是一个执行一个方法的控制中心。例如:如果解释器要执行iadd(整数加法),首先要从frame寄存器中找到当前执行环境,而后便从执行环境中找到操作数栈,从栈顶弹出两个整数进行加法运算,最后将结果压入栈顶。
操作数栈用于存储运算所需操作数及运算的结果。
2.4JVM碎片回收堆
Java类的实例所需的存储空间是在堆上分配的。解释器具体承担为类实例分配空间的工作。解释器在为一个实例分配完存储空间后,便开始记录对该实例所占用的内存区域的使用。一旦对象使用完毕,便将其回收到堆中。
在Java语言中,除了new语句外没有其他方法为一对象申请和释放内存。对内存进行释放和回收的工作是由Java运行系统承担的。这允许Java运行系统的设计者自己决定碎片回收的方法。在SUN公司开发的Java解释器和Hot Java环境中,碎片回收用后台线程的方式来执行。这不但为运行系统提供了良好的性能,而且使程序设计人员摆脱了自己控制内存使用的风险。
2.5JVM存储区
JVM有两类存储区:常量缓冲池和方法区。常量缓冲池用于存储类名称、方法和字段名称以及串常量。方法区则用于存储Java方法的字节码。对于这两种存储区域具体实现方式在JVM规格中没有明确规定。这使得Java应用程序的存储布局必须在运行过程中确定,依赖于具体平台的实现方式。
JVM是为Java字节码定义的一种独立于具体平台的规格描述,是Java平台独立性的基础。目前的JVM还存在一些限制和不足,有待于进一步的完善,但无论如何,JVM的思想是成功的。
对比分析:如果把Java原程序想象成我们的C++原程序,Java原程序编译后生成的字节码就相当于C++原程序编译后的80x86的机器码(二进制程序文件),JVM虚拟机相当于80x86计算机系统,Java解释器相当于80x86CPU。在80x86CPU上运行的是机器码,在Java解释器上运行的是Java字节码。
Java解释器相当于运行Java字节码的“CPU”,但该“CPU”不是通过硬件实现的,而是用软件实现的。Java解释器实际上就是特定的平台下的一个应用程序。只要实现了特定平台下的解释器程序,Java字节码就能通过解释器程序在该平台下运行,这是Java跨平台的根本。当前,并不是在所有的平台下都有相应Java解释器程序,这也是Java并不能在所有的平台下都能运行的原因,它只能在已实现了Java解释器程序的平台下运行。