和代码优化部分不是每个编译程序都必需的

❶ 编译器的组成及各部分的功能及作用

1. 词法分析 词法分析器根据词法规则识别出源程序中的各个记号（token），每个记号代表一类单词（lexeme）。源程序中常见的记号可以归为几大类：关键字、标识符、字面量和特殊符号。词法分析器的输入是源程序，输出是识别的记号流。词法分析器的任务是把源文件的字符流转换成记号流。本质上它查看连续的字符然后把它们识别为“单词”。 2. 语法分析 语法分析器根据语法规则识别出记号流中的结构（短语、句子），并构造一棵能够正确反映该结构的语法树。 3. 语义分析 语义分析器根据语义规则对语法树中的语法单元进行静态语义检查，如果类型检查和转换等，其目的在于保证语法正确的结构在语义上也是合法的。 4. 中间代码生成 中间代码生成器根据语义分析器的输出生成中间代码。中间代码可以有若干种形式，它们的共同特征是与具体机器无关。最常用的一种中间代码是三地址码，它的一种实现方式是四元式。三地址码的优点是便于阅读、便于优化。 5. 中间代码优化 优化是编译器的一个重要组成部分，由于编译器将源程序翻译成中间代码的工作是机械的、按固定模式进行的，因此，生成的中间代码往往在时间和空间上有很大浪费。当需要生成高效目标代码时，就必须进行优化。 6. 目标代码生成 目标代码生成是编译器的最后一个阶段。在生成目标代码时要考虑以下几个问题：计算机的系统结构、指令系统、寄存器的分配以及内存的组织等。编译器生成的目标程序代码可以有多种形式：汇编语言、可重定位二进制代码、内存形式。 7 符号表管理 符号表的作用是记录源程序中符号的必要信息，并加以合理组织，从而在编译器的各个阶段能对它们进行快速、准确的查找和操作。符号表中的某些内容甚至要保留到程序的运行阶段。 8 出错处理用户编写的源程序中往往会有一些错误，可分为静态错误和动态错误两类。所谓动态错误，是指源程序中的逻辑错误，它们发生在程序运行的时候，也被称作动态语义错误，如变量取值为零时作为除数，数组元素引用时下标出界等。静态错误又可分为语法错误和静态语义错误。语法错误是指有关语言结构上的错误，如单词拼写错、表达式中缺少操作数、begin和end不匹配等。静态语义错误是指分析源程序时可以发现的语言意义上的错误，如加法的两个操作数中一个是整型变量名，而另一个是数组名等。

❷ 一个典型的编译程序通常由哪些部分组成各部分的主要功能是什么

通常由七个部分组成。分别是：词法分析、语法分析、语义分析和中间代码生成、优化、目标代码生成以及表格和表格管理、出错处理。
各自功能是：
1.词法分析：输入源程序，对构成源程序的字符串进行扫描和分解，识别出一个个单词（也称单词符号，或简称符号）。在词法分析阶段工作所依循的是语言的词法规则；描述词法规则的有效工具是正规式和有限自动机。
2.语法分析：在词法分析的基础上，根据语言的语法规则，把单词符号串组成各类语法单位。具体的说，语法分析是在单词流的基础上建立一个层次结构——建立语法树。
3.语义分析和中间代码生成：语义分析利用语法分析阶段确定的层次结构来识别表达式和语句中的操作信息及类型信息；中间代码生成阶段将产生的源程序的一个显式中间表示，这种中间表示可以看成是某种抽象程序，通常是与平台无关的，（可用三地址码和四元式表示）。
4.优化：试图改进中间代码，以产生执行速度较快的机器代码。
5.目标代码生成：生成可重定位的机器代码或汇编代码。
6.表格和表格管理：编译程序在工作过程中需要保持一系列的表格，以登记源程序的各类信息和编译各阶段的进展情况。
7.出错处理：编译程序对源程序中的错误进行处理，应最大限度地发现源程序中的各种错误，准确地指出错误的性质和发生错误的地点，并且将错误所造成的影响限制在尽可能小的范围内，使得源程序的其余部分能继续被编译下去，以便进一步发现其他可能的错误。通常编译过程中每个阶段都可能检测出错误，其中，绝大多数数错误可以在编译的前三阶段检测出来。且源程序中的错误通常分为语法错误和语义错误两大类。出错处理就是为了处理以上的错误情况。

❸ 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。

(3)和代码优化部分不是每个编译程序都必需的扩展阅读：

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。

❹ 编译器的编译器优化

应用程序之所以复杂, 是由于它们具有处理多种问题以及相关数据集的能力。实际上, 一个复杂的应用程序就象许多不同功能的应用程序“ 粘贴” 在一起。源文件中大部分复杂性来自于处理初始化和问题设置代码。这些文件虽然通常占源文件的很大一部分, 具有很大难度, 但基本上不花费C PU 执行周期。
尽管存在上述情况, 大多数Makefile文件只有一套编译器选项来编译项目中所有的文件。因此, 标准的优化方法只是简单地提升优化选项的强度, 一般从O 2 到O 3。这样一来, 就需要投人大量 精力来调试, 以确定哪些文件不能被优化, 并为这些文件建立特殊的make规则。
一个更简单但更有效的方法是通过一个性能分析器, 来运行最初的代码, 为那些占用了85 一95 % CPU 的源文件生成一个列表。通常情况下, 这些文件大约只占所有文件的1%。如果开发人员立刻为每一个列表中的文件建立其各自的规则, 则会处于更灵活有效的位置。这样一来改变优化只会引起一小部分文件被重新编译。进而,由于时间不会浪费在优化不费时的函数上, 重编译全部文件将会大大地加快。

❺ 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。

❻ 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。

(6)和代码优化部分不是每个编译程序都必需的扩展阅读

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。

❼ 如何优化java代码及提高执行效率

1、 尽量指定类的final修饰符带有final修饰符的类是不可派生的。在Java核心API中，有许多应用final的例子，例如java.lang.String。为String类指定final防止了人们覆盖length()方法。另外，如果指定一个类为final，则该类所有的方法都是final。Java编译器会寻找机会内联（inline）所有的final方法（这和具体的编译器实现有关）。此举能够使性能平均提高50% 。
2、 尽量重用对象。特别是String 对象的使用中，出现字符串连接情况时应用StringBuffer 代替。由于系统不仅要花时间生成对象，以后可能还需花时间对这些对象进行垃圾回收和处理。因此，生成过多的对象将会给程序的性能带来很大的影响。
3、 尽量使用局部变量，调用方法时传递的参数以及在调用中创建的临时变量都保存在栈（Stack）中，速度较快。其他变量，如静态变量、实例变量等，都在堆（Heap）中创建，速度较慢。另外，依赖于具体的编译器/JVM，局部变量还可能得到进一步优化。请参见《尽可能使用堆栈变量》。

❽ 编译程序是什么意思编译是什么意思

编译程序（Compiler，compiling program）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。

解释程序是一种语言处理程序，在词法、语法和语义分析方面与编译程序的工作原理基本相同，但在运行用户程序时，它直接执行源程序或源程序的内部形式(中间代码)。

(8)和代码优化部分不是每个编译程序都必需的扩展阅读：

结构：

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。

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。

❾ 如何优化你的C代码

一、程序结构的优化
1、程序的书写结构
虽然书写格式并不会影响生成的代码质量，但是在实际编写程序时还是应该尊循一定的书写规则，一个书写清晰、明了的程序，有利于以后的维护。在书写程序时，特别是对于While、for、do…while、if…elst、switch…case等语句或这些语句嵌套组合时，应采用“缩格”的书写形式，

2、标识符
程序中使用的用户标识符除要遵循标识符的命名规则以外，一般不要用代数符号(如a、b、x1、y1)作为变量名，应选取具有相关含义的英文单词(或缩写)或汉语拼音作为标识符，以增加程序的可读性，如：count、number1、red、work等。

3、程序结构
C语言是一种高级程序设计语言，提供了十分完备的规范化流程控制结构。因此在采用C语言设计单片机应用系统程序时，首先要注意尽可能采用结构化的程序设计方法，这样可使整个应用系统程序结构清晰，便于调试和维护。于一个较大的应用程序，通常将整个程序按功能分成若干个模块，不同模块完成不同的功能。各个模块可以分别编写，甚至还可以由不同的程序员编写，一般单个模块完成的功能较为简单，设计和调试也相对容易一些。在C语言中，一个函数就可以认为是一个模块。所谓程序模块化，不仅是要将整个程序划分成若干个功能模块，更重要的是，还应该注意保持各个模块之间变量的相对独立性，即保持模块的独立性，尽量少使用全局变量等。对于一些常用的功能模块，还可以封装为一个应用程序库，以便需要时可以直接调用。但是在使用模块化时，如果将模块分成太细太小，又会导致程序的执行效率变低(进入和退出一个函数时保护和恢复寄存器占用了一些时间)。

4、定义常数
在程序化设计过程中，对于经常使用的一些常数，如果将它直接写到程序中去，一旦常数的数值发生变化，就必须逐个找出程序中所有的常数，并逐一进行修改，这样必然会降低程序的可维护性。因此，应尽量当采用预处理命令方式来定义常数，而且还可以避免输入错误。

5、减少判断语句
能够使用条件编译(ifdef)的地方就使用条件编译而不使用if语句，有利于减少编译生成的代码的长度，能够不用判断语句则少用判断用语句。

6、表达式
对于一个表达式中各种运算执行的优先顺序不太明确或容易混淆的地方，应当采用圆括号明确指定它们的优先顺序。一个表达式通常不能写得太复杂，如果表达式太复杂，时间久了以后，自己也不容易看得懂，不利于以后的维护。

7、函数
对于程序中的函数，在使用之前，应对函数的类型进行说明，对函数类型的说明必须保证它与原来定义的函数类型一致，对于没有参数和没有返回值类型的函数应加上“void”说明。如果果需要缩短代码的长度，可以将程序中一些公共的程序段定义为函数，在Keil中的高级别优化就是这样的。如果需要缩短程序的执行时间，在程序调试结束后，将部分函数用宏定义来代替。注意，应该在程序调试结束后再定义宏，因为大多数编译系统在宏展开之后才会报错，这样会增加排错的难度。

8、尽量少用全局变量，多用局部变量。
因为全局变量是放在数据存储器中，定义一个全局变量，MCU就少一个可以利用的数据存储器空间，如果定义了太多的全局变量，会导致编译器无足够的内存可以分配。而局部变量大多定位于MCU内部的寄存器中，在绝大多数MCU中，使用寄存器操作速度比数据存储器快，指令也更多更灵活，有利于生成质量更高的代码，而且局部变量所的占用的寄存器和数据存储器在不同的模块中可以重复利用。

9、设定合适的编译程序选项
许多编译程序有几种不同的优化选项，在使用前应理解各优化选项的含义，然后选用最合适的一种优化方式。通常情况下一旦选用最高级优化，编译程序会近乎病态地追求代码优化，可能会影响程序的正确性，导致程序运行出错。因此应熟悉所使用的编译器，应知道哪些参数在优化时会受到影响，哪些参数不会受到影响。
在ICCAVR中，有“Default”和“Enable Code Compression”两个优化选项。
在CodeVisionAVR中，“Tiny”和“small”两种内存模式。
在IAR中，共有7种不同的内存模式选项。
在GCCAVR中优化选项更多，一不小心更容易选到不恰当的选项。

二、代码的优化
1、选择合适的算法和数据结构
应该熟悉算法语言，知道各种算法的优缺点，具体资料请参见相应的参考资料，有很多计算机书籍上都有介绍。将比较慢的顺序查找法用较快的二分查找或乱序查找法代替，插入排序或冒泡排序法用快速排序、合并排序或根排序代替，都可以大大提高程序执行的效率。.选择一种合适的数据结构也很重要，比如你在一堆随机存放的数中使用了大量的插入和删除指令，那使用链表要快得多。
数组与指针语句具有十分密码的关系，一般来说，指针比较灵活简洁，而数组则比较直观，容易理解。对于大部分的编译器，使用指针比使用数组生成的代码更短，执行效率更高。但是在Keil中则相反，使用数组比使用的指针生成的代码更短。。

3、使用尽量小的数据类型
能够使用字符型(char)定义的变量，就不要使用整型(int)变量来定义；能够使用整型变量定义的变量就不要用长整型(long int)，能不使用浮点型(float)变量就不要使用浮点型变量。当然，在定义变量后不要超过变量的作用范围，如果超过变量的范围赋值，C编译器并不报错，但程序运行结果却错了，而且这样的错误很难发现。
在ICCAVR中，可以在Options中设定使用printf参数，尽量使用基本型参数(%c、%d、%x、%X、%u和%s格式说明符)，少用长整型参数(%ld、%lu、%lx和%lX格式说明符)，至于浮点型的参数(%f)则尽量不要使用，其它C编译器也一样。在其它条件不变的情况下，使用%f参数，会使生成的代码的数量增加很多，执行速度降低。

4、使用自加、自减指令
通常使用自加、自减指令和复合赋值表达式(如a-=1及a+=1等)都能够生成高质量的程序代码，编译器通常都能够生成inc和dec之类的指令，而使用a=a+1或a=a-1之类的指令，有很多C编译器都会生成二到三个字节的指令。在AVR单片适用的ICCAVR、GCCAVR、IAR等C编译器以上几种书写方式生成的代码是一样的，也能够生成高质量的inc和dec之类的的代码。

5、减少运算的强度
可以使用运算量小但功能相同的表达式替换原来复杂的的表达式。如下：

(1)、求余运算。
a=a%8;
可以改为：
a=a&7;
说明：位操作只需一个指令周期即可完成，而大部分的C编译器的“%”运算均是调用子程序来完成，代码长、执行速度慢。通常，只要求是求2n方的余数，均可使用位操作的方法来代替。

(2)、平方运算
a=pow(a,2.0);
可以改为：
a=a*a;
说明：在有内置硬件乘法器的单片机中(如51系列)，乘法运算比求平方运算快得多，因为浮点数的求平方是通过调用子程序来实现的，在自带硬件乘法器的AVR单片机中，如ATMega163中，乘法运算只需2个时钟周期就可以完成。既使是在没有内置硬件乘法器的AVR单片机中，乘法运算的子程序比平方运算的子程序代码短，执行速度快。

如果是求3次方，如：
a=pow(a,3.0);
更改为：
a=a*a*a；
则效率的改善更明显。

(3)、用移位实现乘除法运算
a=a*4;
b=b/4;
可以改为：
a=a<<2;
b=b>>2;
说明：通常如果需要乘以或除以2n，都可以用移位的方法代替。在ICCAVR中，如果乘以2n，都可以生成左移的代码，而乘以其它的整数或除以任何数，均调用乘除法子程序。用移位的方法得到代码比调用乘除法子程序生成的代码效率高。实际上，只要是乘以或除以一个整数，均可以用移位的方法得到结果，如：
a=a*9
可以改为：
a=(a<<3)+a

6、循环
(1)、循环语
对于一些不需要循环变量参加运算的任务可以把它们放到循环外面，这里的任务包括表达式、函数的调用、指针运算、数组访问等，应该将没有必要执行多次的操作全部集合在一起，放到一个init的初始化程序中进行。

(2)、延时函数：
通常使用的延时函数均采用自加的形式：
void delay (void)
{
unsigned int i;
for (i=0;i<1000;i++)
;
}
将其改为自减延时函数：
void delay (void)
{
unsigned int i;
for (i=1000;i>0;i--)
;
}
两个函数的延时效果相似，但几乎所有的C编译对后一种函数生成的代码均比前一种代码少1~3个字节，因为几乎所有的MCU均有为0转移的指令，采用后一种方式能够生成这类指令。
在使用while循环时也一样，使用自减指令控制循环会比使用自加指令控制循环生成的代码更少1~3个字母。
但是在循环中有通过循环变量“i”读写数组的指令时，使用预减循环时有可能使数组超界，要引起注意。

(3)while循环和do…while循环
用while循环时有以下两种循环形式：
unsigned int i;
i=0;
while (i<1000)
{
i++;
//用户程序
}
或：
unsigned int i;
i=1000;
do
i--;
//用户程序
while (i>0);
在这两种循环中，使用do…while循环编译后生成的代码的长度短于while循环。

7、查表
在程序中一般不进行非常复杂的运算，如浮点数的乘除及开方等，以及一些复杂的数学模型的插补运算，对这些即消耗时间又消费资源的运算，应尽量使用查表的方式，并且将数据表置于程序存储区。如果直接生成所需的表比较困难，也尽量在启动时先计算，然后在数据存储器中生成所需的表，后以在程序运行直接查表就可以了，减少了程序执行过程中重复计算的工作量。