編譯技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-07-26 17:02 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 一個(gè)重要步驟就是以一個(gè)更類似于數(shù)學(xué)定義或自然語言的簡(jiǎn)潔形式來編寫程序的操作，它應(yīng)與任何機(jī)器都無關(guān)，而且也可由一個(gè)程序翻譯為可執(zhí)行的代碼。例如，前面的匯編語言代碼可以寫成一個(gè)簡(jiǎn)潔的與機(jī)器無關(guān)的形式 x = 2。在1954年至1957年期間，IBM的John Backus帶領(lǐng)的一個(gè)研究小組對(duì)FORTRAN語言及其編譯器的開發(fā)，使得上面的擔(dān)憂不必要了。但是，由于當(dāng)時(shí)處理中所涉及到的大多數(shù)程序設(shè)計(jì)語言的翻譯并不為人所掌握，所以這個(gè)項(xiàng)目的成功也伴隨著巨大的辛勞。幾乎與此同時(shí)，人們也在開發(fā)著第一個(gè)編譯器， Noam Chomsky開始了他的自然語言結(jié)構(gòu)的研究。他的發(fā)現(xiàn)最終使得編譯器結(jié)構(gòu)異常簡(jiǎn)單，甚至還帶有了一些自動(dòng)化。Chomsky的研究導(dǎo)致了根據(jù)語言文法（grammar ，指定其結(jié)構(gòu)的規(guī)則）的難易程度以及識(shí)別它們所需的算法來為語言分類。正如現(xiàn)在所稱的與喬姆斯基分類結(jié)構(gòu)（Chomsky hierarchy ）一樣包括了文法的4個(gè)層次：0型、1型、2型和3型文法，且其中的每一個(gè)都是其前者的專門化。2型（或上下文無關(guān)文法（contextfree grammar ））被證明是程序設(shè)計(jì)語言中最有用的，而且今天它已代表著程序設(shè)計(jì)語言結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)方式。分析問題（ parsing problem ，用于限定上下文無關(guān)語言的識(shí)別的有效算法）的研究是在20世紀(jì)60年代和70年代，它相當(dāng)完善地解決了這一問題， 現(xiàn)在它已是編譯理論的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)部分。它們與喬姆斯基的3型文法相對(duì)應(yīng)。對(duì)它們的研究與喬姆斯基的研究幾乎同時(shí)開始，并且引出了表示程序設(shè)計(jì)語言的單詞（或稱為記號(hào)）的符號(hào)方式。人們接著又深化了生成有效的目標(biāo)代碼的方法，這就是最初的編譯器，它們被一直使用至今。人們通常將其誤稱為優(yōu)化技術(shù)（optimization technique ），但因其從未真正地得到過被優(yōu)化了的目標(biāo)代碼而僅僅改進(jìn)了它的有效性，因此實(shí)際上應(yīng)稱作代碼改進(jìn)技術(shù)（code improvement technique ）。這些程序最初被稱為編譯程序編譯器，但更確切地應(yīng)稱為分析程序生成器 （parser generator ），這是因?yàn)樗鼈儍H僅能夠自動(dòng)處理編譯的一部分。這些程序中最著名的是Yacc（yet another piler piler），它是由Steve Johnson在1975年為Unix系統(tǒng)編寫的。類似地，有窮自動(dòng)機(jī)的研究也發(fā)展了另一種稱為掃描程序生成器 （scanner generator ）的工具，Lex（與Yacc同時(shí)，由Mike Lesk為Unix系統(tǒng)開發(fā)的）是這其中的佼佼者。在20世紀(jì)70年代后期和80年代早期，大量的項(xiàng)目都關(guān)注于編譯器其他部分的生成自動(dòng)化，這其中就包括代碼生成。這些嘗試并未取得多少成功，這大概是因?yàn)椴僮魈珡?fù)雜而人們又對(duì)其不甚了解。編譯器設(shè)計(jì)最近的發(fā)展包括：首先，編譯器包括了更為復(fù)雜的算法的應(yīng)用程序，它用于推斷或簡(jiǎn)化程序中的信息；這又與更為復(fù)雜的程序設(shè)計(jì)語言（可允許此類分析）的發(fā)展結(jié)合在一起。其中典型的有用于函數(shù)語言編譯的Hindle y Milner類型檢查的統(tǒng)一算法。其次，編譯器已越來越成為基于窗口的交互開發(fā)環(huán)境（interactive development environment，IDE ）的一部 分，它包括了編輯器、鏈接程序、調(diào)試程序以及項(xiàng)目管理程序。這樣的IDE的標(biāo)準(zhǔn)并沒有多少， 但是已沿著這一方向?qū)?biāo)準(zhǔn)的窗口環(huán)境進(jìn)行開發(fā)了。 編輯器（editor）：編譯器通常接受由任何生成標(biāo)準(zhǔn)文件（例如ASCII文件）的編輯器編寫的源程序?，F(xiàn)在， 編譯器已與另一個(gè)編輯器和其他程序捆綁進(jìn)一個(gè)交互的開發(fā)環(huán)境IDE中。此時(shí)，盡管編輯器仍然生成標(biāo)準(zhǔn)文件，但會(huì)轉(zhuǎn)向正被討論的程序設(shè)計(jì)語言的格式或結(jié)構(gòu)。這樣的編輯器稱為基于結(jié)構(gòu)的（structure based ），且它早已包括了編譯器的某些操作；因此，程序員就會(huì)在程序的編寫時(shí)而不是在編譯時(shí)就得知錯(cuò)誤了。從編輯器中也可調(diào)用編譯器以及與它共用的程序，這樣程序員無需離開編輯器就可執(zhí)行程序。編譯原理是計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門重要專業(yè)課，旨在介紹編譯程序構(gòu)造的一般原理和基本方法。內(nèi)容包括語言和文法、詞法分析、語法分析、語法制導(dǎo)翻譯、中間代碼生成、存儲(chǔ)管理、代碼優(yōu)化和目標(biāo)代碼生成。 編譯原理是計(jì)算機(jī)專業(yè)設(shè)置的一門重要的專業(yè)課程。雖然只有少數(shù)人從事編譯方面的工作，但是這門課在理論、技術(shù)、方法上都對(duì)學(xué)生提供了系統(tǒng)而有效的訓(xùn)練，有利于提高軟件人員的素質(zhì)和能力。 目前各個(gè)大學(xué)使用的教材機(jī)械工業(yè)出版社、國(guó)防工業(yè)出版社出版的《編譯原理》。大學(xué)課程為什么要開設(shè)編譯原理呢？這門課程關(guān)注的是編譯器方面的產(chǎn)生原理和技術(shù)問題，似乎和計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)領(lǐng)域不沾邊，可是編譯原理卻一直作為大學(xué)本科的必修課程，同時(shí)也成為了研究生入學(xué)考試的必考內(nèi)容。編譯原理及技術(shù)從本質(zhì)上來講就是一個(gè)算法問題而已，當(dāng)然由于這個(gè)問題十分復(fù)雜，其解決算法也相對(duì)復(fù)雜。我們學(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析也是講算法的，不過講的基礎(chǔ)算法，換句話說講的是算法導(dǎo)論，而編譯原理這門課程講的就是比較專注解決一種的算法了。在20世紀(jì)50年代，編譯器的編寫一直被認(rèn)為是十分困難的事情，第一Fortran的編譯器據(jù)說花了18年的時(shí)間才完成。在人們嘗試編寫編譯器的同時(shí)，誕生了許多跟編譯相關(guān)的理論和技術(shù)，而這些理論和技術(shù)比一個(gè)實(shí)際的編譯器本身價(jià)值更大。就猶如數(shù)學(xué)家們?cè)诮鉀Q著名的哥德巴赫猜想一樣，雖然沒有最終解決問題，但是其間誕生不少名著的相關(guān)數(shù)論。 推薦參考書 雖然編譯理論發(fā)展到今天，已經(jīng)有了比較成熟的部分，但是作為一個(gè)大學(xué)生來說，要自己寫出一個(gè)像TurbocC,Java那樣的編譯器來說還是太難了。不僅寫編譯器困難，學(xué)習(xí)編譯原理這門課程也比較困難?！ 〉谝槐緯脑小禖ompilersPrinciples
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