2012年軟考系統分析師經(jīng)典教程：編譯程序

　　2.4 編譯程序

　　把用高級程序設計語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)的源程序，翻譯成等價(jià)的計算機匯編語(yǔ)言或機器語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)的目標程序的翻譯程序。編譯程序屬于采用生成性實(shí)現途徑實(shí)現的翻譯程序。它以高級程序設計語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)的源程序作為輸入，而以匯編語(yǔ)言或機器語(yǔ)言表示的目標程序作為輸出。編譯出的目標程序通常還要經(jīng)歷運行階段，以便在運行程序的支持下運行，加工初始數據，算出所需的計算結果。編譯程序的實(shí)現算法較為復雜。這是因為它所翻譯的語(yǔ)句與目標語(yǔ)言的指令不是一一對應關(guān)系,而是一多對應關(guān)系;同時(shí)也因為它要處理遞歸調用、動(dòng)態(tài)存儲分配、多種數據類(lèi)型，以及語(yǔ)句間的緊密依賴(lài)關(guān)系。但是，由于高級程序設計語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)的程序具有易讀、易移植和表達能力強等特點(diǎn)，編譯程序廣泛地用于翻譯規模較大、復雜性較高、且需要高效運行的高級語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)的源程序。

　　功能

　　編譯程序的基本功能是把源程序翻譯成目標程序。但是,作為一個(gè)具有實(shí)際應用價(jià)值的編譯系統,除了基本功能之外，還應具備語(yǔ)法檢查、調試措施、修改手段、覆蓋處理、目標程序優(yōu)化、不同語(yǔ)言合用以及人-機聯(lián)系等重要功能。

　�、僬Z(yǔ)法檢查:檢查源程序是否合乎語(yǔ)法。如果不符合語(yǔ)法，編譯程序要指出語(yǔ)法錯誤的部位、性質(zhì)和有關(guān)信息。編譯程序應使用戶(hù)一次上機，能夠盡可能多地查出錯誤。

　�、谡{試措施：檢查源程序是否合乎設計者的意圖。為此，要求編譯程序在編譯出的目標程序中安置一些輸出指令編譯程序，以便在目標程序運行時(shí)能輸出程序動(dòng)態(tài)執行情況的信息，如變量值的更改、程序執行時(shí)所經(jīng)歷的線(xiàn)路等。這些信息有助于用戶(hù)核實(shí)和驗證源程序是否表達了算法要求。

　�、坌薷氖侄危簽橛脩�(hù)提供簡(jiǎn)便的修改源程序的手段。編譯程序通常要提供批量修改手段(用于修改數量較大或臨時(shí)不易修改的錯誤)和現場(chǎng)修改手段(用于運行時(shí)修改數量較少、臨時(shí)易改的錯誤)。

　�、芨采w處理：主要是為處理程序長(cháng)、數據量大的大型問(wèn)題程序而設置的�；�本思想是讓一些程序段和數據公用某些存儲區，其中只存放當前要用的程序或數據;其余暫時(shí)不用的程序和數據，先存放在磁盤(pán)等輔助存儲器中，待需要時(shí)動(dòng)態(tài)地調入。

　�、菽繕顺绦騼�(yōu)化：提高目標程序的質(zhì)量,即占用的存儲空間少，程序的運行時(shí)間短。依據優(yōu)化目標的不同，編譯程序可選擇實(shí)現表達式優(yōu)化、循環(huán)優(yōu)化或程序全局優(yōu)化。目標程序優(yōu)化有的在源程序級上進(jìn)行，有的在目標程序級上進(jìn)行。

　�、薏煌�語(yǔ)言合用：其功能有助于用戶(hù)利用多種程序設計語(yǔ)言編寫(xiě)應用程序或套用已有的不同語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)的程序模塊。最為常見(jiàn)的是高級語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言的合用。這不但可以彌補高級語(yǔ)言難于表達某些非數值加工操作或直接控制、訪(fǎng)問(wèn)外圍設備和硬件寄存器之不足，而且還有利于用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)核心部分程序,以提高運行效率。

　�、呷�-機聯(lián)系：確定編譯程序實(shí)現方案時(shí)達到精心設計的功能。目的是便于用戶(hù)在編譯和運行階段及時(shí)了解內部工作情況，有效地監督、控制系統的運行。

　　早期編譯程序的實(shí)現方案，是把上述各項功能完全收納在編譯程序之中。然而，習慣做法是在操作系統的支持下，配置調試程序、編輯程序和連接裝配程序，用以協(xié)助實(shí)現程序的調試、修改、覆蓋處理，以及不同語(yǔ)言合用功能。但在設計編譯程序時(shí)，仍須精心考慮如何與這些子系統銜接等問(wèn)題。

　　工作過(guò)程

　　編譯程序必須分析源程序，然后綜合成目標程序。首先，檢查源程序的正確性，并把它分解成若干基本成分;其次，再根據這些基本成分建立相應等價(jià)的目標程序部分。為了完成這些工作，編譯程序要在分析階段建立一些表格,改造源程序為中間語(yǔ)言形式,以便在分析和綜合時(shí)易于引用和加工。

　　數據結構 分析和綜合時(shí)所用的主要數據結構，包括符號表、常數表和中間語(yǔ)言程序。符號表由源程序中所用的標識符連同它們的屬性組成，其中屬性包括種類(lèi)(如變量、數組、結構、函數、過(guò)程等)、類(lèi)型(如整型、實(shí)型、字符串、復型、標號等)，以及目標程序所需的其他信息。常數表由源程序中用的常數組成，其中包括常數的機內表示，以及分配給它們的目標程序地址。中間語(yǔ)言程序是將源程序翻譯為目標程序前引入的一種中間形式的程序，其表示形式的選擇取決于編譯程序以后如何使用和加工它。常用的中間語(yǔ)言形式有波蘭表示、三元組、四元組以及間接三元組等。

　　分析部分 源程序的分析是經(jīng)過(guò)詞法分析、語(yǔ)法分析和語(yǔ)義分析三個(gè)步驟實(shí)現的。詞法分析由詞法分析程序(又稱(chēng)為掃描程序)完成，其任務(wù)是識別單詞(即標識符、常數、保留字，以及各種運算符、標點(diǎn)符號等)、造符號表和常數表，以及將源程序換碼為編譯程序易于分析和加工的內部形式。語(yǔ)法分析程序是編譯程序的核心部分，其主要任務(wù)是根據語(yǔ)言的語(yǔ)法規則，檢查源程序是否合乎語(yǔ)法。如不合乎語(yǔ)法，則輸出語(yǔ)法出錯信息;如合乎語(yǔ)法，則分解源程序的語(yǔ)法結構，構造中間語(yǔ)言形式的內部程序。語(yǔ)法分析的目的是掌握單詞是怎樣組成語(yǔ)句的，以及語(yǔ)句又是如何組成程序的。語(yǔ)義分析程序是進(jìn)一步檢查合法程序結構的語(yǔ)義正確性，其目的是保證標識符和常數的正確使用，把必要的信息收集和保存到符號表或中間語(yǔ)言程序中，并進(jìn)行相應的語(yǔ)義處理。

　　編譯程序的功能是把某些高級語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)的源程序翻譯成與之等價(jià)的低級語(yǔ)言(匯編語(yǔ)言或者機器語(yǔ)言)的目標程序。其過(guò)程可以分成6個(gè)階段。

　　其中，詞法分析和語(yǔ)法分析本質(zhì)上都是對源程序的結構進(jìn)行分析。而語(yǔ)義分析和中間代碼生成所依據的是語(yǔ)言的語(yǔ)義規則，一般采用語(yǔ)法指導翻譯和中間代碼生成。

　　自底向上分析法采用一個(gè)后進(jìn)先出棧的數據結構，是移進(jìn)-規約過(guò)程(找出句柄)。

　　自頂向下分析法必須改寫(xiě)文法，采用預測分析法，要消除左遞歸和提取公共左因子。

　　編譯過(guò)程6個(gè)階段的任務(wù)以及表格管理和出錯處理工作可分別由幾個(gè)模塊或程序完成，他們分別稱(chēng)作詞法分析程序、語(yǔ)法分析程序、語(yǔ)義分析程序，中間代碼生成程序、代碼優(yōu)化程序、目標代碼生成程序、表格管理程序和出錯處理程序。

　　相關(guān)推薦：

　　2012年軟考系統分析師考試60天完美復習計劃

　　2012年軟件水平考試網(wǎng)絡(luò )工程師章節筆記講義匯總

　　2012年上半年軟件水平考試成績(jì)查詢(xún)匯總