Ⅰ 现代编译技术的最新发展
编译只生成 中间代码
执行时再解析
像 .NET, JAVA
Ⅱ 编译原理及实践的内容简介
本书系统介绍了经典的编译理论和技术,同时也包含了面向对象语言等当前较新语言的编译技术。本书更可贵之处在于提供了较完整的适用于教学实践的样例语言,是一本理论和实践内容相结合的、不可多得的好书。本书可用作大专院校教材、教师参考书以及编译器研究人员的参考资料。
作者简介
Kenneth C.Louden,加拿大麦吉尔大学获得博士学位之后,曾在多所大学任教。他的主要研究领域是统和统译器,涉及范畴论及其编程、形式语义、编译器优化与自动化技术等。1985年在美国圣何塞州立大学任教至今。所撰写的教材还有Programming Languages、Programming Languages Text和 Compiler Constuction Text等。
Ⅲ 什么是编译程序
编译程序指将某一种程序设计语言写的程序翻译成等价的另一种语言的程序的程序, 称之为编译程序
编译程序也称为编译器,是指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。
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。
(3)编译技术的主要资料扩展阅读:
编译流程分为了四个步骤:
1.预处理,生成预编译文件(.文件)
2.编译,生成汇编代码(.s文件)
3.汇编,生成目标文件(.o文件)
4.链接,生成可执行文件
Ⅳ 编译器的发展史
编译器
编译器,是将便于人编写,阅读,维护的高级计算机语言翻译为计算机能识别,运行的低级机器语言的程序。编译器将源程序(Source program)作为输入,翻译产生使用目标语言(Target language)的等价程序。源程序一般为高级语言(High-level language),如Pascal,C++等,而目标语言则是汇编语言或目标机器的目标代码(Object code),有时也称作机器代码(Machine code)。
一个现代编译器的主要工作流程如下:
源程序(source code)→预处理器(preprocessor)→编译器(compiler)→汇编程序(assembler)→目标程序(object code)→连接器(链接器,Linker)→可执行程序(executables)
目录 [隐藏]
1 工作原理
2 编译器种类
3 预处理器(preprocessor)
4 编译器前端(frontend)
5 编译器后端(backend)
6 编译语言与解释语言对比
7 历史
8 参见
工作原理
翻译是从源代码(通常为高级语言)到能直接被计算机或虚拟机执行的目标代码(通常为低级语言或机器言)。然而,也存在从低级语言到高级语言的编译器,这类编译器中用来从由高级语言生成的低级语言代码重新生成高级语言代码的又被叫做反编译器。也有从一种高级语言生成另一种高级语言的编译器,或者生成一种需要进一步处理的的中间代码的编译器(又叫级联)。
典型的编译器输出是由包含入口点的名字和地址以及外部调用(到不在这个目标文件中的函数调用)的机器代码所组成的目标文件。一组目标文件,不必是同一编译器产生,但使用的编译器必需采用同样的输出格式,可以链接在一起并生成可以由用户直接执行的可执行程序。
编译器种类
编译器可以生成用来在与编译器本身所在的计算机和操作系统(平台)相同的环境下运行的目标代码,这种编译器又叫做“本地”编译器。另外,编译器也可以生成用来在其它平台上运行的目标代码,这种编译器又叫做交叉编译器。交叉编译器在生成新的硬件平台时非常有用。“源码到源码编译器”是指用一种高级语言作为输入,输出也是高级语言的编译器。例如: 自动并行化编译器经常采用一种高级语言作为输入,转换其中的代码,并用并行代码注释对它进行注释(如OpenMP)或者用语言构造进行注释(如FORTRAN的DOALL指令)。
预处理器(preprocessor)
作用是通过代入预定义等程序段将源程序补充完整。
编译器前端(frontend)
前端主要负责解析(parse)输入的源程序,由词法分析器和语法分析器协同工作。词法分析器负责把源程序中的‘单词’(Token)找出来,语法分析器把这些分散的单词按预先定义好的语法组装成有意义的表达式,语句 ,函数等等。 例如“a = b + c;”前端词法分析器看到的是“a, =, b , +, c;”,语法分析器按定义的语法,先把他们组装成表达式“b + c”,再组装成“a = b + c”的语句。 前端还负责语义(semantic checking)的检查,例如检测参与运算的变量是否是同一类型的,简单的错误处理。最终的结果常常是一个抽象的语法树(abstract syntax tree,或 AST),这样后端可以在此基础上进一步优化,处理。
编译器后端(backend)
编译器后端主要负责分析,优化中间代码(Intermediate representation)以及生成机器代码(Code Generation)。
一般说来所有的编译器分析,优化,变型都可以分成两大类: 函数内(intraproceral)还是函数之间(interproceral)进行。很明显,函数间的分析,优化更准确,但需要更长的时间来完成。
编译器分析(compiler analysis)的对象是前端生成并传递过来的中间代码,现代的优化型编译器(optimizing compiler)常常用好几种层次的中间代码来表示程序,高层的中间代码(high level IR)接近输入的源程序的格式,与输入语言相关(language dependent),包含更多的全局性的信息,和源程序的结构;中层的中间代码(middle level IR)与输入语言无关,低层的中间代码(Low level IR)与机器语言类似。 不同的分析,优化发生在最适合的那一层中间代码上。
常见的编译分析有函数调用树(call tree),控制流程图(Control flow graph),以及在此基础上的 变量定义-使用,使用-定义链(define-use/use-define or u-d/d-u chain),变量别名分析(alias analysis),指针分析(pointer analysis),数据依赖分析(data dependence analysis)等等。
上述的程序分析结果是编译器优化(compiler optimization)和程序变形(compiler transformation)的前提条件。常见的优化和变新有:函数内嵌(inlining),无用代码删除(Dead code elimination),标准化循环结构(loop normalization),循环体展开(loop unrolling),循环体合并,分裂(loop fusion,loop fission),数组填充(array padding),等等。 优化和变形的目的是减少代码的长度,提高内存(memory),缓存(cache)的使用率,减少读写磁盘,访问网络数据的频率。更高级的优化甚至可以把序列化的代码(serial code)变成并行运算,多线程的代码(parallelized,multi-threaded code)。
机器代码的生成是优化变型后的中间代码转换成机器指令的过程。现代编译器主要采用生成汇编代码(assembly code)的策略,而不直接生成二进制的目标代码(binary object code)。即使在代码生成阶段,高级编译器仍然要做很多分析,优化,变形的工作。例如如何分配寄存器(register allocatioin),如何选择合适的机器指令(instruction selection),如何合并几句代码成一句等等。
编译语言与解释语言对比
许多人将高级程序语言分为两类: 编译型语言 和 解释型语言 。然而,实际上,这些语言中的大多数既可用编译型实现也可用解释型实现,分类实际上反映的是那种语言常见的实现方式。(但是,某些解释型语言,很难用编译型实现。比如那些允许 在线代码更改 的解释型语言。)
历史
上世纪50年代,IBM的John Backus带领一个研究小组对FORTRAN语言及其编译器进行开发。但由于当时人们对编译理论了解不多,开发工作变得既复杂又艰苦。与此同时,Noam Chomsky开始了他对自然语言结构的研究。他的发现最终使得编译器的结构异常简单,甚至还带有了一些自动化。Chomsky的研究导致了根据语言文法的难易程度以及识别它们所需要的算法来对语言分类。正如现在所称的Chomsky架构(Chomsky Hierarchy),它包括了文法的四个层次:0型文法、1型文法、2型文法和3型文法,且其中的每一个都是其前者的特殊情况。2型文法(或上下文无关文法)被证明是程序设计语言中最有用的,而且今天它已代表着程序设计语言结构的标准方式。分析问题(parsing problem,用于上下文无关文法识别的有效算法)的研究是在60年代和70年代,它相当完善的解决了这个问题。现在它已是编译原理中的一个标准部分。
有限状态自动机(Finite Automaton)和正则表达式(Regular Expression)同上下文无关文法紧密相关,它们与Chomsky的3型文法相对应。对它们的研究与Chomsky的研究几乎同时开始,并且引出了表示程序设计语言的单词的符号方式。
人们接着又深化了生成有效目标代码的方法,这就是最初的编译器,它们被一直使用至今。人们通常将其称为优化技术(Optimization Technique),但因其从未真正地得到过被优化了的目标代码而仅仅改进了它的有效性,因此实际上应称作代码改进技术(Code Improvement Technique)。
当分析问题变得好懂起来时,人们就在开发程序上花费了很大的功夫来研究这一部分的编译器自动构造。这些程序最初被称为编译器的编译器(Compiler-compiler),但更确切地应称为分析程序生成器(Parser Generator),这是因为它们仅仅能够自动处理编译的一部分。这些程序中最着名的是Yacc(Yet Another Compiler-compiler),它是由Steve Johnson在1975年为Unix系统编写的。类似的,有限状态自动机的研究也发展了一种称为扫描程序生成器(Scanner Generator)的工具,Lex(与Yacc同时,由Mike Lesk为Unix系统开发)是这其中的佼佼者。
在70年代后期和80年代早期,大量的项目都贯注于编译器其它部分的生成自动化,这其中就包括了代码生成。这些尝试并未取得多少成功,这大概是因为操作太复杂而人们又对其不甚了解。
编译器设计最近的发展包括:首先,编译器包括了更加复杂算法的应用程序它用于推断或简化程序中的信息;这又与更为复杂的程序设计语言的发展结合在一起。其中典型的有用于函数语言编译的Hindley-Milner类型检查的统一算法。其次,编译器已越来越成为基于窗口的交互开发环境(Interactive Development Environment,IDE)的一部分,它包括了编辑器、连接程序、调试程序以及项目管理程序。这样的IDE标准并没有多少,但是对标准的窗口环境进行开发已成为方向。另一方面,尽管近年来在编译原理领域进行了大量的研究,但是基本的编译器设计原理在近20年中都没有多大的改变,它现在正迅速地成为计算机科学课程中的中心环节。
在九十年代,作为GNU项目或其它开放源代码项目的一部分,许多免费编译器和编译器开发工具被开发出来。这些工具可用来编译所有的计算机程序语言。它们中的一些项目被认为是高质量的,而且对现代编译理论感性趣的人可以很容易的得到它们的免费源代码。
大约在1999年,SGI公布了他们的一个工业化的并行化优化编译器Pro64的源代码,后被全世界多个编译器研究小组用来做研究平台,并命名为Open64。Open64的设计结构好,分析优化全面,是编译器高级研究的理想平台。
编译器是一种特殊的程序,它可以把以特定编程语言写成的程序变为机器可以运行的机器码。我们把一个程序写好,这时我们利用的环境是文本编辑器。这时我程序把程序称为源程序。在此以后程序员可以运行相应的编译器,通过指定需要编译的文件的名称就可以把相应的源文件(通过一个复杂的过程)转化为机器码了。
编译器工作方法
首先编译器进行语法分析,也就是要把那些字符串分离出来。然后进行语义分析,就是把各个由语法分析分析出的语法单元的意义搞清楚。最后生成的是目标文件,我们也称为obj文件。再经过链接器的链接就可以生成最后的可执行代码了。有些时候我们需要把多个文件产生的目标文件进行链接,产生最后的代码。我们把一过程称为交叉链接。
Ⅳ C语言编译原理是什么
编译共分为四个阶段:预处理阶段、编译阶段、汇编阶段、链接阶段。
1、预处理阶段:
主要工作是将头文件插入到所写的代码中,生成扩展名为“.i”的文件替换原来的扩展名为“.c”的文件,但是原来的文件仍然保留,只是执行过程中的实际文件发生了改变。(这里所说的替换并不是指原来的文件被删除)
2、汇编阶段:
插入汇编语言程序,将代码翻译成汇编语言。编译器首先要检查代码的规范性、是否有语法错误等,以确定代码的实际要做的工作,在检查无误后,编译器把代码翻译成汇编语言,同时将扩展名为“.i”的文件翻译成扩展名为“.s”的文件。
3、编译阶段:
将汇编语言翻译成机器语言指令,并将指令打包封存成可重定位目标程序的格式,将扩展名为“.s”的文件翻译成扩展名为“.o”的二进制文件。
4、链接阶段:
在示例代码中,改代码文件调用了标准库中printf函数。而printf函数的实际存储位置是一个单独编译的目标文件(编译的结果也是扩展名为“.o”的文件),所以此时主函数调用的时候,需要将该文件(即printf函数所在的编译文件)与hello world文件整合到一起,此时链接器就可以大显神通了,将两个文件合并后生成一个可执行目标文件。
Ⅵ 编译原理课程讲什么内容
编译原理是计算机专业的一门重要专业课,旨在介绍编译程序构造的一般原理和基本方法。内容包括语言和文法、词法分析、语法分析、语法制导翻译、中间代码生成、存储管理、代码优化和目标代码生成。 编译原理是计算机专业设置的一门重要的专业课程。虽然只有少数人从事编译方面的工作,但是这门课在理论、技术、方法上都对学生提供了系统而有效的训练,有利于提高软件人员的素质和能力。
Ⅶ 编译原理的内容简介
本书介绍编译器构造的一般原理和基本实现方法,主要内容包括词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成等。除了介绍命令式编程语言的编译技术外,本书还介绍面向对象语言和函数式编程语言的实现技术。本书还强调一些相关的理论知识,如形式语言和自动机理论、语法制导的定义和属性文法、类型论和类型系统等。
本书取材广泛新颖、图文并茂,注意理论联系实际。本书可作为高等学校计算机科学及相关专业的教材,也可供计算机软件工程技术人员参考使用。
Ⅷ 编译原理课程讲什么内容
《编译原理》课程介绍编译器构造的一般原理和基本实现方法,主要介绍编译器的各个阶段:词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成。本课程在介绍命令式程序设计语言实现技术的同时,强调一些相关的理论知识,如形式语言和自动机理论、语法制导的定义和属性文法、类型论等。它们是计算机专业理论知识的重要一部分,在本书中结合应用来介绍这些知识,有助于学生较快领会和掌握。本课程强调形式化描述技术,并以语法制导定义作为翻译的主要描述工具。本课程强调对编译原理和技术在宏观上的理解,作为原理性的教学,本课程主要介绍基本的理论和方法,不偏向于某种源语言或目标机器。
Ⅸ 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。
(9)编译技术的主要资料扩展阅读:
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。