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能够将高级语言源程序加工为目标程序的系统软件是什么

原创2022-07-26 14:58:41514 关注公众号:每天精选资源文章推送

将高级语言源程序加工为目标程序的系统软件是“编译程序”。编译程序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。编译程序把一个源程序翻译成目标程序的工作过程分为五个阶段:词法分析;语法分析;中间代码生成;代码优化;目标代码生成;主要是进行词法分析和语法分析,又称为源程序分析,分析过程中发现有语法错误,给出提示信息。

本教程操作环境:windows7系统、Dell G3电脑。

能将高级语言编写的源程序加工为目标程序的系统软件是“编译程序”。

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。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。

编译程序必须分析源程序,然后综合成目标程序。首先,检查源程序的正确性,并把它分解成若干基本成分;其次,再根据这些基本成分建立相应等价的目标程序部分。为了完成这些工作,编译程序要在分析阶段建立一些表格,改造源程序为中间语言形式,以便在分析和综合时易于引用和加工。

编译程序的特点:

编译程序必须分析源程序,然后综合成目标程序。首先,检查源程序的正确性,并把它分解成若干基本成分;其次,再根据这些基本成分建立相应等价的目标程序部分。为了完成这些工作,编译程序要在分析阶段建立一些表格,改造源程序为中间语言形式,以便在分析和综合时易于引用和加工。

数据结构分析和综合时所用的主要数据结构,包括符号表、常数表和中间语言程序。符号表由源程序中所用的标识符连同它们的属性组成,其中属性包括种类(如变量、数组、结构、函数、过程等)、类型(如整型、实型、字符串、复型、标号等),以及目标程序所需的其他信息。常数表由源程序中用的常数组成,其中包括常数的机内表示,以及分配给它们的目标程序地址。中间语言程序是将源程序翻译为目标程序前引入的一种中间形式的程序,其表示形式的选择取决于编译程序以后如何使用和加工它。常用的中间语言形式有波兰表示、三元组、四元组以及间接三元组等。

分析部分源程序的分析是经过词法分析、语法分析和语义分析三个步骤实现的。词法分析由词法分析程序(又称为扫描程序)完成,其任务是识别单词(即标识符、常数、保留字,以及各种运算符、标点符号等)、造符号表和常数表,以及将源程序换码为编译程序易于分析和加工的内部形式。语法分析程序是编译程序的核心部分,其主要任务是根据语言的语法规则,检查源程序是否合乎语法。如不合乎语法,则输出语法出错信息;如合乎语法,则分解源程序的语法结构,构造中间语言形式的内部程序。语法分析的目的是掌握单词是怎样组成语句的,以及语句又是如何组成程序的。语义分析程序是进一步检查合法程序结构的语义正确性,其目的是保证标识符和常数的正确使用,把必要的信息收集和保存到符号表或中间语言程序中,并进行相应的语义处理。

编译程序的工作过程

编译程序也叫编译系统,是把用高级语言编写的面向过程的源程序翻译成目标程序的语言处理程序。编译程序把一个源程序翻译成目标程序的工作过程分为五个阶段:词法分析;语法分析;中间代码生成;代码优化;目标代码生成。主要是进行词法分析和语法分析,又称为源程序分析,分析过程中发现有语法错误,给出提示信息。

(1) 词法分析

词法分析的任务是对由字符组成的单词进行处理,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。

(2) 语法分析

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。

语法分析的方法分为两种:自上而下分析法和自下而上分析法。自上而下就是从文法的开始符号出发,向下推导,推出句子。而自下而上分析法采用的是移进归约法,基本思想是:用一个寄存符号的先进后出栈,把输入符号一个一个地移进栈里,当栈顶形成某个产生式的一个候选式时,即把栈顶的这一部分归约成该产生式的左邻符号。

(3) 中间代码生成

中间代码是源程序的一种内部表示,或称中间语言。中间代码的作用是可使编译程序的结构在逻辑上更为简单明确,特别是可使目标代码的优化比较容易实现。中间代码即为中间语言程序,中间语言的复杂性介于源程序语言和机器语言之间。中间语言有多种形式,常见的有逆波兰记号、四元式、三元式和树。

(4) 代码优化

代码优化是指对程序进行多种等价变换,使得从变换后的程序出发,能生成更有效的目标代码。所谓等价,是指不改变程序的运行结果。所谓有效,主要指目标代码运行时间较短,以及占用的存储空间较小。这种变换称为优化。

有两类优化:一类是对语法分析后的中间代码进行优化,它不依赖于具体的计算机;另一类是在生成目标代码时进行的,它在很大程度上依赖于具体的计算机。对于前一类优化,根据它所涉及的程序范围可分为局部优化、循环优化和全局优化三个不同的级别。

(5) 目标代码生成

目标代码生成是编译的最后一个阶段。目标代码生成器把语法分析后或优化后的中间代码变换成目标代码。目标代码有三种形式:

① 可以立即执行的机器语言代码,所有地址都重定位;

② 待装配的机器语言模块,当需要执行时,由连接装入程序把它们和某些运行程序连接起来,转换成能执行的机器语言代码;

③ 汇编语言代码,须经过汇编程序汇编后,成为可执行的机器语言代码。

目标代码生成阶段应考虑直接影响到目标代码速度的三个问题:一是如何生成较短的目标代码;二是如何充分利用计算机中的寄存器,减少目标代码访问存储单元的次数;三是如何充分利用计算机指令系统的特点,以提高目标代码的质量。

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