编译器和形式语言

A. 为什么要学习编译原理

大学课程为什么要开设编译原理呢？这门课程关注的是编译器方面的产生原理和技术问题，似乎和计算机的基础领域不沾边，可是编译原理却一直作为大学本科的必修课程，同时也成为了研究生入学考试的必考内容。编译原理及技术从本质上来讲就是一个算法问题而已，当然由于这个问题十分复杂，其解决算法也相对复杂。我们学的数据结构与算法分析也是讲算法的，不过讲的基础算法，换句话说讲的是算法导论，而编译原理这门课程讲的就是比较专注解决一种的算法了。在20世纪50年代，编译器的编写一直被认为是十分困难的事情，第一Fortran的编译器据说花了18年的时间才完成。在人们尝试编写编译器的同时，诞生了许多跟编译相关的理论和技术，而这些理论和技术比一个实际的编译器本身价值更大。就犹如数学家们在解决着名的哥德巴赫猜想一样，虽然没有最终解决问题，但是其间诞生不少名着的相关数论。
推荐参考书
虽然编译理论发展到今天，已经有了比较成熟的部分，但是作为一个大学生来说，要自己写出一个像TurbocC,java那样的编译器来说还是太难了。不仅写编译器困难，学习编译原理这门课程也比较困难。
第一本书的原名叫《CompilersPrinciples,Techniques,andTools》,另外一个响亮的名字就是龙书。原因是这本书的封面上有条红色的龙，也因为獗臼樵诒嘁朐?砘?嘴域确实?忻?所以很多国外的学者都直接取名为龙书。最近机械工业出版社已经出版了此书的中文版，名字就叫《编译原理》。该书出的比较早，大概是在85或86年编写完成的，作者之一还是着名的贝尔实验室的科学家。里面讲解的核心编译原理至今都没有变过，所以一直到今天，它的价值都非凡。这本书最大的特点就是一开始就通过一个实际的小例子，把编译原理的大致内容罗列出来，让很多编译原理的初学者很快心里有了个底,也知道为什么会有这些理论，怎么运用这些理论。而这一点是我感觉国内的教材缺乏的东西，所以国内的教材都不是写给愿意自学的读者，总之让人看了半天，却不知道里面的东西有什么用。
第二本书的原名叫《ModernCompilerDesign》,中文名字叫做《现代编译程序设计》。该书由人民邮电出版社所出。此书比较关注的是编译原理的实践，书中给出了不少的实际程序代码，还有很多实际的编译技术问题等等。此书另外一个特点就是其现代而字。在传统的编译原理教材中，你是不可能看到如同Java中的垃圾回收等算法的。因为Java这样的解释执行语言是在近几年才流行起来的东西。如果你想深入学习编译原理的理论知识，那么你肯定得看前面那本龙书，如果你想自己动手做一个先进的编译器，那么你得看这本《现代编译程序设计》。
第三本书就是很多国内的编译原理学者都推荐的那本《编译原理及实践》。或许是这本书引入国内比较早吧，我记得我是在高中就买了这本书，不过也是在前段时间才把整本书看完。此书作为入门教程也的确是个不错的选择。书中给出的编译原理讲解也相当细致，虽然不如前面的龙书那么深入，但是很多地方都是点到为止，作为大学本科教学已经是十分深入了。该书的特点就是注重实践，不过感觉还不如前面那本《现代编译程序设计》的实践味道更重。此书的重点还是在原理上的实践，而非前面那本那样的技术实践。《编译原理及实践》在讲解编译原理的各个部分的同时，也在逐步实践一个现代的编译器TinyC.等你把整本书看完，差不多自己也可以写一个TinyC了。作者还对Lex和Yacc这两个常用的编译相关的工具进行了很详细的说明，这一点也是很难在国内的教材中看到的。
推荐了这三本教材，都有英文版和中文版的。很多英文好的同学只喜欢看原版的书，不我的感觉是这三本书的翻译都很不错，没有必要特别去买英文版的。理解理论的实质比理解表面的文字更为重要。
编译原理的实质
几乎每本编译原理的教材都是分成词法分析，语法分析（LL算法，递归下降算法，LR算法），语义分析，运行时环境，中间代码，代码生成，代码优化这些部分。其实现在很多编译原理的教材都是按照85,86出版的那本龙书来安排教学内容的，所以那本龙书的内容格式几乎成了现在编译原理教材的定式，包括国内的教材也是如此。一般来说，大学里面的本科教学是不可能把上面的所有部分都认真讲完的，而是比较偏重于前面几个部分。像代码优化那部分东西，就像个无底洞一样，如果要认真讲，就是单独开一个学期的课也不可能讲得清楚。所以，一般对于本科生，对词法分析和语法分析掌握要求就相对要高一点了。
词法分析相对来说比较简单。可能是词法分析程序本身实现起来很简单吧，很多没有学过编译原理的人也同样可以写出各种各样的词法分析程序。不过编译原理在讲解词法分析的时候，重点把正则表达式和自动机原理加了进来，然后以一种十分标准的方式来讲解词法分析程序的产生。这样的做法道理很明显，就是要让词法分析从程序上升到理论的地步。
语法分析部分就比较麻烦一点了。现在一般有两种语法分析算法，LL自顶向下算法和LR自底向上算法。LL算法还好说，到了LR算法的时候，困难就来了。很多自学编译原理的都是遇到LR算法的理解成问题后就放弃了自学。其实这些东西都是只要大家理解就可以了，又不是像词法分析那样非得自己写出来才算真正的会。像LR算法的语法分析器，一般都是用工具Yacc来生成，实践中完全没有比较自己来实现。对于LL算法中特殊的递归下降算法，因为其实践十分简单，那么就应该要求每个学生都能自己写。当然，现在也有不少好的LL算法的语法分析器，不过要是换在非C平台，比如Java,Delphi,你不能运用YACC工具了，那么你就只有自己来写语法分析器。
等学到词法分析和语法分析时候，你可能会出现这样的疑问：词法分析和语法分析到底有什么？就从编译器的角度来讲，编译器需要把程序员写的源程序转换成一种方便处理的数据结构（抽象语法树或语法树）,那么这个转换的过程就是通过词法分析和语法分析的。其实词法分析并非一开始就被列入编译器的必备部分，只是我们为了简化语法分析的过程，就把词法分析这种繁琐的工作单独提取出来，就成了现在的词法分析部分。除了编译器部分，在其它地方，词法分析和语法分析也是有用的。比如我们在DOS,Unix,Linux下输入命令的时候，程序如何分析你输入的命令形式，这也是简单的应用。总之，这两部分的工作就是把不规则的文本信息转换成一种比较好分析好处理的数据结构。那么为什么编译原理的教程都最终把要分析的源分析转换成树这种数据结构呢？数据结构中有Stack,Line,List这么多数据结构，各自都有各自的特点。但是Tree这种结构有很强的递归性，也就是说我们可以把Tree的任何结点Node提取出来后，它依旧是一颗完整的Tree。这一点符合我们现在编译原理分析的形式语言，比如我们在函数里面使用函树，循环中使用循环，条件中使用条件等等，那么就可以很直观地表示在Tree这种数据结构上。同样，我们在执行形式语言的程序的时候也是如此的递归性。在编译原理后面的代码生成的部分，就会介绍一种堆栈式的中间代码，我们可以根据分析出来的抽象语法树，很容易，很机械地运用递归遍历抽象语法树就可以生成这种指令代码。而这种代码其实也被广泛运用在其它的解释型语言中。像现在流行的Java,.NET，其底层的字节码bytecode,可以说就是这中基于堆栈的指令代码的。
关于语义分析，语法制导翻译，类型检查等等部分，其实都是一种完善前面得到的抽象语法树的过程。比如说，我们写C语言程序的时候，都知道，如果把一个浮点数直接赋值给一个整数，就会出现类型不匹配，那么C语言的编译器是怎么知道的呢？就是通过这一步的类型检查。像C++语言这中支持多态函数的语言，这部分要处理的问题就更多更复杂了。大部编译原理的教材在这部分都是讲解一些比较好的处理策略而已。因为新的问题总是在发生，旧的办法不见得足够解决。
本来说，作为一个编译器，起作用的部分就是用户输入的源程序到最终的代码生成。但是在讲解最终代码生成的时候，又不得不讲解机器运行环境等内容。因为如果你不知道机器是怎么执行最终代码的，那么你当然无法知道如何生成合适的最终代码。这部分内容我自我感觉其意义甚至超过了编译原理本身。因为它会把一个计算机的程序的运行过程都通通排在你面前，你将来可能不会从事编译器的开发工作，但是只要是和计算机软件开发相关的领域,都会涉及到程序的执行过程。运行时环境的讲解会让你更清楚一个计算机程序是怎么存储，怎么装载，怎么执行的。关于部分的内容，我强烈建议大家看看龙书上的讲解，作者从最基本的存储组织，存储分配策略，非局部名字的访问，参数传递，符号表到动态存储分配(malloc,new)都作了十分详细的说明。这些东西都是我们编写平常程序的时候经常要做的事情，但是我们却少去探求其内部是如何完成。
关于中间代码生成，代码生成,代码优化部分的内容就实在不好说了。国内很多教材到了这部分都会很简单地走马观花讲过去，学生听了也只是作为了解，不知道如何运用。不过这部分内容的东西如果要认真讲，单独开一学期的课程都讲不完。在《编译原理及实践》的书上，对于这部分的讲解就恰到好处。作者主要讲解的还是一种以堆栈为基础的指令代码，十分通俗易懂，让人看了后，很容易模仿，自己下来后就可以写自己的代码生成。当然，对于其它代码生成技术，代码优化技术的讲解就十分简单了。如果要仔细研究代码生成技术，其实另外还有本叫做《》,那本书现在由机械工业出版社引进的，十分厚重，而且是英文原版。不过这本书我没有把它列为推荐书给大家，毕竟能把龙书的内容搞清楚，在中国已经就算很不错的高手了，到那个时候再看这本《》也不迟。代码优化部分在大学本科教学中还是一个不太重要的部分，就是算是实践过程中，相信大家也不太运用得到。毕竟，自己做的编译器能正确生成执行代码已经很不错了，还谈什么优化呢？
编译原理的课程毕竟还只是讲解原理的课程，不是专门的编译技术课程。这两门课程是有很大的区别的。编译技术更关注实际的编写编译器过程中运用到的技术，而原理的课

B. 程序语言，操作系统，编译器三者之间有何关系

可以理解为程序语言需要在编译器里面进行编译，但是编辑器需要运行在操作系统里
编程语言(programming language)，是用来定义计算机程序的形式语言。它是一种被标准化的交流技巧，用来向计算机发出指令。一种计算机语言让程序员能够准确地定义计算机所需要使用的数据，并精确地定义在不同情况下所应当采取的
简单讲，编译器就是将"一种语言(通常为高级语言)"翻译为"另一种语言(通常为低级语言)"的程序。一个现代编译器的主要工作流程:源代码 (source code) → 预处理器 (preprocessor) → 编译器 (compiler) → 目标代码 (object code) → 链接器 (Linker) → 可执行程序 (executables)
操作系统是管理计算机硬件资源，控制其他程序运行并为用户提供交互操作界面的系统软件的集合。操作系统是计算机系统的关键组成部分，负责管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本任务。操作系统的种类很多，各种设备安装的操作系统可从简单到复杂，可从手机的嵌入式操作系统到超级计算机的大型操作系统。目前流行的现代操作系统主要有Android、BSD、iOS、Linux、Mac OS X、Windows、Windows Phone和z/OS等，除了Windows和z/OS等少数操作系统，大部分操作系统都为类Unix操作系统。

C. C语言和编译器的关系

c语言，只是一个程序设计语言。不是理论，不是思想，不是体系结构。只是语言。
C语言的语法不一致并不是编译器导致的。而是语言自然发展导致的。编译器只是支持某种标准的c语言。
并且c语言现在也有标准了，ansi c。不同语法的问题可以不用关心。因为你基本上接触不到另外一种语法。而且越新的编译器，支持越好。

D. 编译器和解释器的主要区别是什么他们相对于对方各自的优点

解释器是解释执行的源代码，编译器是将源代码编译成目标代码

他们最大的区别是程序运行时需要解释器边解释边执行，而编译器则在运行时是完全不需要的

解释器的优点是比较容易让用户实现自己跨平台的代码，比如java，php等，同一套代码可以在几乎所有的操作系统上执行，而无需根据操作系统做修改；
编译器的目的就是生成目标代码再由连接器生成可执行的机器码，这样的话需要根据不同的操作系统编制代码，虽然有像Qt这样的源代码级跨平台的编程工具库，但在不同的平台上仍然需要重新编译连接成可执行文件，但其执行效率要远远高于解释运行的程序。
编译器是把源程序的每一条语句都编译成机器语言,并保存成二进制文件,这样运行时计算机可以直接以机器语言来运行此程序,速度很快;
而解释器则是只在执行程序时,才一条一条的解释成机器语言给计算机来执行,所以运行速度是不如编译后的程序运行的快的.
这是因为计算机不能直接认识并执行我们写的语句,它只能认识机器语言(是二进制的形式)

E. 编译器和解释器的主要区别是什么他们相对于对方各自的优点

解释器
是
解释执行
的源代码，
编译器
是将源代码编译成
目标代码
他们最大的区别是程序运行时需要解释器边解释边执行，而编译器则在运行时是完全不需要的
解释器的优点是比较容易让用户实现自己跨平台的代码，比如java，php等，同一套代码可以在
几乎所有的
操作系统上执行，而无需根据操作系统做修改；
编译器的目的就是生成目标代码再由连接器生成可执行的
机器码
，这样的话需要根据不同的操作系统编制代码，虽然有像Qt这样的源代码级跨平台的编程工具库，但在不同的平台上仍然需要重新编译连接成可执行文件，但其执行效率要远远高于解释运行的程序。
编译器是把源程序的每一条语句都编译成机器语言,并保存成二进制文件,这样运行时计算机可以直接以机器语言来运行此程序,速度很快;
而解释器则是只在执行程序时,才一条一条的解释成机器语言给计算机来执行,所以运行速度是不如编译后的程序运行的快的.
这是因为计算机不能直接认识并执行我们写的语句,它只能认识机器语言(是二进制的形式)

F. 编程是什么 什么是编程

什么是编程

一、编程语言

机器语言：是机器能直接识别的程序语言或指令代码。计算机是基于二进制的0和1来处理运算，这种0和1的组合指令又叫做机器语言。

编译器：就像中国人和外国人说话要把中文翻译成英文一样。代码要运行，就要把代码翻译成机器语言，这个过程叫做编译，用来处理代码编译的软件叫做编译器。

编程语言：用来定义计算机程序的形式语言，用来向计算机发出指令。简单来说，就是人类和计算机进行交流的语言。

二、计算机如何处理程序？

按照冯·诺依曼存储程序的原理，计算机的工作流程大致如下：

• 用户打开程序，程序开始执行；

• 操作系统将程序内容和相关数据送入计算机的内存；

• CPU根据程序内容从内存中读取指令；

• CPU分析、处理指令，并为取下一条指令做准备；

• 取下一条指令并分析、处理，如此重复操作，直至执行完程序中的全部指令；

• 最后，将计算的结果放入指令指定的存储器地址。



希望对您有所帮助！~

G. 学习形式语言有什么用

数学、逻辑和计算机科学中，形式语言（英语：Formal language）是用精确的数学或机器可处理的公式定义的语言。

如语言学中语言一样，形式语言一般有两个方面: 语法和语义。专门研究语言的语法的数学和计算机科学分支叫做形式语言理论，它只研究语言的语法而不致力于它的语义。在形式语言理论中，形式语言是一个字母表上的某些有限长字符串的集合。一个形式语言可以包含无限多个字符串。

按一定规律构成的句子或符号串的有限或无限的集合。

形式语言的字母是从该语言的字符串可以形成的一组符号，字母，或标记，;通常它的要求是有限的。

字符串由这个称为字的字母形成，这些词属于一个特定的形式语言有时被称为形式公式。一个正式的语言，往往是通过一个正式的语法，如正则文法或上下文无关文法定义，称作形成规律。

形式语言理论主要研究的是内部结构模式这类语言的纯粹的语法领域。形式语言理论是从语言学衍生而来，作为一种理解自然语言的句法规律。在计算机科学中，形式语言通常作为定义编程语言和语法的基础，是正式版本的自然语言的子集。在计算复杂性理论中，决策问题通常定义为形式语言，复杂类被定义为形式语言的集合，它能被具有有限计算能力的机器所解析。在逻辑和数学基础中，形式语言是用来表示公理系统的语法。

形式语言相对来说没有二义性和断词之类的问题，而且更方便演算。然后，具体的用途嘛。。。既然题主想知道学术以外的作用，就。。。可以用来画漫画

H. 编译型语言和解释型语言的区别

编译型语言在程序执行之前，有一个单独的编译过程，将程序翻译成机器语言就不用再进行翻译了。

解释型语言，是在运行的时候将程序翻译成机器语言，所以运行速度相对于编C/C++ 等都是编译型语言，而Java，C#等都是解释型语言。

虽然Java程序在运行之前也有一个编译过程，但是并不是将程序编译成机器语言，而是将它编译成字节码（可以理解为一个中间语言）。
在运行的时候，由JVM将字节码再翻译成机器语言。
注：脚本语言一般都有相应的脚本引擎来解释执行。 他们一般需要解释器才能运行。JAVASCRIPT,ASP,PHP,PERL,Nuva都是脚本语言。C/C++编译、链接后，可形成独立执行的exe文件。

编译型语言：

• 编译型语言最大的优势之一就是其执行速度。用C/C++编写的程序运行速度要比用Java编写的相同程序快30%-70%。

• 编译型程序比解释型程序消耗的内存更少。

• 不利的一面——编译器比解释器要难写得多。

• 编译器在调试程序时提供不了多少帮助——有多少次在你的C语言代码中遇到一个“空指针异常”时，需要花费好几个小时来明确错误到底在代码中的什么位置。

• 可执行的编译型代码要比相同的解释型代码大许多。例如，C/C++的.exe文件要比同样功能的Java的.class文件大很多。

• 编译型程序是面向特定平台的因而是平台依赖的。

• 编译型程序不支持代码中实现安全性——例如，一个编译型的程序可以访问内存的任何区域，并且可以对你的PC做它想做的任何事情（大部分病毒是使用编译型语言编写的）

• 由于松散的安全性和平台依赖性，编译型语言不太适合开发因特网或者基于Web的应用。

解释型语言：

• 解释型语言提供了极佳的调试支持。一名Java程序员只需要几分钟就可以定位并修复一个“空指针异常”，因为Java运行环境不仅指明了异常的性质，而且给出了异常发生位置具体的行号和函数调用顺序（着名的堆栈跟踪信息）。这样的便利是编译型语言所无法提供的。

• 另一个优势是解释器比编译器容易实现

• 解释型语言最大的优势之一是其平台独立性

• 解释型语言也可以保证高度的安全性——这是互联网应用迫切需要的

• 中间语言代码的大小比编译型可执行代码小很多

• 平台独立性，以及严密的安全性是使解释型语言成为适合互联网和Web应用的理想语言的2个最重要的因素。

• 解释型语言存在一些严重的缺点。解释型应用占用更多的内存和CPU资源。这是由于，为了运行解释型语言编写的程序，相关的解释器必须首先运行。解释器是复杂的，智能的，大量消耗资源的程序并且它们会占用很多CPU周期和内存。

• 由于解释型应用的decode-fetch-execute（解码-抓取-执行）的周期，它们比编译型程序慢很多。

• 解释器也会做很多代码优化，运行时安全性检查；这些额外的步骤占用了更多的资源并进一步降低了应用的运行速度。