# 緒論
計算機語言間的「翻譯官」
通常來說，計算機語言分為高階語言，彙編，機器語言三種。但是能直接被計算機執行的只有機器語言，為了讓諸如c,c++之類的高階語言能執行，必須經過編譯器的轉換才行。簡單地說，編譯器就是個「翻譯官」。
而翻譯官做的是實現兩種語言之間的相互轉換，並且要保證翻譯後的語言所傳達的資訊與原語言的含義保持一致。
如翻譯以下英文：in front of my house stand two trees。
1. 首先進行詞法分析
顯然這一過程毫不費力，所以單詞均拼寫正確。
2. 進行語法分析
in front of my house 是介賓短語，stand 謂語，two jujube trees是主語。
3. 語義分析
我們依據語法知識分析了這句話大致有以下三個塊組成， [in front of my house] [stand] [two trees]。
分別對應中文是 在我的房前，站著，兩棵棗樹。
4. 繼續分析
這是乙個倒裝句，所以調整語法單位順序，得到的意思是在我的門前站著兩棵棗樹
5. 潤色
站著顯然不符合中文表達，最終翻譯成 我家門前有兩棵棗樹
事實上，編譯的過程與上述過程十分相似
源程式 ==>>[詞法分析器]>>[語法分析器]>>[語義分析與中間**產生器]>>[優化器]>>[目標**生成器] >>目標**
## 詞法分析/掃瞄(scanning)
### 主要任務
從左向右逐行掃瞄源程式的字元，識別出各個單詞，確定單詞的型別。將識別的單詞轉換成統一的機內表述---詞法單元(token)形式
token:
| | 單詞型別 | 種別 | 種別碼 |
| 1 | 關鍵字 | if else,then... | 一詞一碼 |
| 2 | 識別符號 | 變數名，陣列，過程名 | 多詞一碼 |
| 3 | 常量 | int, float.string,bool... | 一型一碼 |
| 4 | 運算子 | 算數(+,*,/,++)，關係(>,
| 5 | 界限符 | : () = {}... | 一詞一碼 |
### 詞法分析例項
輸入：while(value!=100)
詞法分析器
輸出：1 while
2 ( - >
3 value idn 識別符號
4 != - >
5 100 100 >
6 ) - >
7 - >
## 語法分析
語法分析器(parse)從詞法分析器輸出的token序列中識別出各類短語，並構造語法分析樹(parse tree)
語法分析樹描述了句子的語法結構
### 賦值語句的分析樹
position = initial + rate * 20
賦值語句
識別符號 = 表示式
## 語義分析
### 任務1 收集識別符號的屬性資訊
#### 屬性種類
* 種屬：簡單變數、復合變數(陣列，記錄)、過程
* 型別：整形、實型、字元型、布林型、指標型
* 儲存位置、長度
* 值* 作用域
* 引數和返回值資訊：引數個數，型別，引數傳遞方式，返回值型別
將上述資訊，儲存在符號表中
### 任務2 語義檢查
語義錯誤
變數/過程使用前未宣告
變數/過程 重複宣告
運算分量型別不匹配(比如，字串與整形相加)
操作符與運算元之間型別不匹配
陣列下標非整數
非陣列變數使用陣列訪問
非過程名使用過程呼叫操作符
過程呼叫的引數型別或數目不匹配
函式返回型別有錯
## 中間**生成及編譯器後端概述
### 常用的中間表示形式
1. 三位址碼(three-address code)
2. 語法結構樹/語法樹(syntax trees)
#### 三位址碼
由類似於彙編語義的指令序列組成
每個指令至多三個運算元
常用的三位址指令
賦值 x = y op z / x = op y
複製 x = y
條件跳轉 if x relop y goto n
非條件跳轉 goto n
引數傳遞 param x
過程呼叫 call p, n
過程返回 return x
陣列引用 x = y[i]
陣列賦值 x[i] = y
位址及指標操作 x =&y / x = *y / *x = y
#### 三位址指令的資料結構表示
##### 三位址指標的四元式(quadruples)表示
x =y op z ( op ,y ,z , x)
x = op y ( op ,y , _ , x )
x =y ( = , y , _ , x)
if x relop y goto n ( relop , x , y , n)
goto n ( goto , _ , _ , n)
param x (param, _ , _ , x)
call p,n ( call ,p , n , _ )
return x (return, _ , _ , x)
x=y[i] ( = ,y ,i ,x)
x[i] =y ( = ,y ,x ,i)
x = &y (& ,y , _ , x)
x = *y ( =* ,y , _ , x)
*x =y ( *= ,y , _ , x)
##### 三元式(triples)
##### 間接三元式(indirect triples)
### 中間**生成示例
## 編譯與解釋的區別
編譯是將使用者程式源**直接生成目標程式。
解釋語言：直接將程式作為輸入並執行，不產生目標程式。
## 參考
mooc 西安郵電大學 編譯技術
哈爾濱工業大學 編譯原理
2023年10月18日
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