【正文】 計算園柱體表面積的源程序（輸入輸出略）如下所示： Begin/*S=2** R* R +2** R*H */ Real r,h,s。 ㈤ 實例 設(shè)有某一程序設(shè)計語言，其部分單詞二元式編碼如下所示： 單詞 單詞種別 單詞值 integer a NUL real c NUL begin { NUL end } NUL 標(biāo)識符 i 字符串形式符號名 無符號整常數(shù) x 字符串形式數(shù)字 無符號實常數(shù) y 字符串形式數(shù)字 = = NUL * * NUL + + NUL ( ( NUL ) ) NUL , , NUL 。為了輸入和處理的方便，無意義的單詞值用字符串 NUL表示。 ㈣ 編碼原則 ?通常將標(biāo)識符歸為一種，常數(shù)按類型分種，基本字、運算符及界符采用一符一種。 ?val表示單詞的值，在本書中用字符串表示。 ?code表示單詞的種別，用整數(shù)碼表示。 ?有些單詞由單個字符構(gòu)成，而有些單詞由多個字符構(gòu)成。 單詞類型及二元式編碼 ㈠ 單詞類型 任何程序設(shè)計語言的單詞都可將其分為 5種類型，它們是： ?基本字 real、 integer、 …… ?標(biāo)識符 通常為以字母開始的數(shù)字字母串（簡單變量、標(biāo)號、 …… ） ?常數(shù) 整常數(shù)（ 123）、實常數(shù)（ ）、 …… ?運算符 +、 *、 /、 …… ?界符 。每當(dāng)識別出一個單詞，就用單詞的內(nèi)部碼（單詞二元式）替換。 ②語法分析器的自動構(gòu)造 輸入語法規(guī)則，編譯結(jié)果為語法分析器，例 YACC系統(tǒng) (Yet Another CompilerCompiler)。 ㈢自編譯方式 先用機器或匯編語言構(gòu)造一個小的編譯程序（稱為核），然后以此為工具，構(gòu)造出一個能編譯更多語法成分的編譯程序，像滾雪球一樣逐步擴大（實質(zhì)上是上述二種方式的綜合）。 編譯程序的實現(xiàn)方式 ㈠ 用機器指令或匯編語言手工編寫 傳統(tǒng)方式，能充分發(fā)揮機器的硬件性能，但費時，工作量大。 為一個源語言構(gòu)造好前端，若要在某一個特定計算機上構(gòu)造該源語言的編譯程序，只要構(gòu)造這個目標(biāo)機器的后端即可。 ㈠編譯程序前端 (The Front End) 組成：詞法分析器、語法分析器和中間代碼產(chǎn)生器 特點：依賴于被編譯的源語言，輸出結(jié)果用中間代碼描述，和目標(biāo)機器無關(guān)。采取某些措施（例錯誤局部化、錯誤校正等），使得源程序的編譯工作可繼續(xù)下去，盡可能發(fā)現(xiàn)源程序中比較多的錯誤。 表達(dá)式 3+abc*128最終形成的匯編語言程序示意如下： Load R0,abc Mul R0,128 Store R0,T1 Load R0,3 Add R0,T1 Store R0,T2 編譯程序在工作過程中可發(fā)現(xiàn)源程序中各種錯誤，錯誤類型及錯誤處理對策簡述如下： ㈠錯誤類型 ?詞法錯誤（可在詞法分析階段發(fā)現(xiàn)） ?語法錯誤（可在語法分析階段發(fā)現(xiàn)） ?語義錯誤（可在語義分析階段發(fā)現(xiàn)） 出錯處理 (Error Handle) ㈡ 出錯處理 ?一旦發(fā)現(xiàn)錯誤，暫停編譯程序工作，指出錯誤的地點和類型。 常數(shù)的二進制值 0000000000000011（ 3） 0000000001000000（ 128） …… 常數(shù)表的結(jié)構(gòu)示意如下： ㈣ 目標(biāo)代碼生成 (Code Generation) 執(zhí)行目標(biāo)代碼生成的程序稱為目標(biāo)代碼生成器。 內(nèi)存地址 符號名 種屬 類型 …… …… 未分配 abc 簡單變量 整型 未分配 T1 簡單變量 整型 未分配 T2 簡單變量 整型 …… …… 符號表的結(jié)構(gòu)示意如下： ?常數(shù)表 (Constant Table) 常數(shù)表用于記錄在源程序中出現(xiàn)的常數(shù)。 ?符號表 (Symbol Table) 符號表用于記錄源程序中出現(xiàn)的標(biāo)識符 (Identifier)，一個標(biāo)識符往往具有一系列的語義值，它包括標(biāo)識符的名稱、標(biāo)識符的種屬、標(biāo)識符的類型、標(biāo)識符值的存放地址等等。T2分別表示 T1和 T2在符號表中入口； 而 amp。abc表示標(biāo)識符 abc在符號表中入口（即地址）； T1和 T2是在翻譯過程中由編譯程序引入的臨時變量， amp。T1,amp。T1) (+,amp。abc,amp。常用的中間代碼有三元式和四元式。 2)執(zhí)行語句的翻譯 根據(jù)不同語句的語義，生成邏輯上等價的中間代碼。 ?Pascal語言認(rèn)為是錯誤的，雖允許混合運算，但不允許將實型量賦值于整型量。 ?標(biāo)準(zhǔn) Fortran語言認(rèn)為是錯誤的，其不允許不同類型的量進行混合運算。B=A+B。 依據(jù)：語言的語義內(nèi)涵 語義分析（中間代碼產(chǎn)生）主要工作為： ?語義正確性檢查 ?語義翻譯 ①語義正確性檢查 例 2： begin real A。識別過程相當(dāng)于建立一棵語法樹 算術(shù)表達(dá)式 算術(shù)表達(dá)式 + 項 項 項 * 因子 因子 因子 x(整常數(shù) ) x(整常數(shù) ) i(標(biāo)識符 ) ㈢ 語義分析 (Semantic Analysis) 執(zhí)行語義分析任務(wù)的程序稱為語義分析器或中間代碼產(chǎn)生器。,128) ㈡ 語法分析 (Parsing) 執(zhí)行語法分析任務(wù)的程序稱為語法分析器。, NUL) (39。,abc) (39。,NUL) (39。,3) (39。 ② 二元式編碼 單詞 單詞種別 單詞值 + + NUL NUL * * NUL / / NUL ( ( NUL ) ) NUL … … … 標(biāo)識符 i 字符串形式符號名 整常數(shù) x 字符串形式 整常數(shù) 實常數(shù) y 字符串形式 實常數(shù) … … … 經(jīng)詞分析，算術(shù)表達(dá)式 3+abc*128的單詞內(nèi)部碼（二元式）為： (39。當(dāng)一個單詞種別中可能有多個單詞時，單詞的值才有意義。 任務(wù)：字符串形式單詞 ? 編碼形式單詞內(nèi)部碼（二元式） 依據(jù)：語言的構(gòu)詞規(guī)則 ①二元式 (Pair) (單詞種別 ,單詞值 ) ?單詞種別：用整數(shù)碼表示（為直觀起見用字符表示），語法分析時用。 圖示如下： 以算術(shù)表達(dá)式 3+abc*128 為例，來說明編譯程序工作過程。 編譯過程概述 典型的編譯程序工作過程是：輸入源程序，對它進行加工處理，最后輸出目標(biāo)程序（機器語言或匯編語言形式）。 ?解釋方式占用內(nèi)存大 顯然解釋程序的優(yōu)點就是編譯程序的缺點，反之亦然，對于編譯程序的優(yōu)缺點不再重復(fù)敘述。 ?變量性質(zhì)可動態(tài)修改。 1）解釋方式的優(yōu)點 ?提供一種直接的交互調(diào)試功能，容易獲得較好的動態(tài)調(diào)試效果。除操作系統(tǒng)外，程序運行無需其它支撐軟件。 編譯方式主要特點是：用戶程序是積極的。 ?由操作系統(tǒng)將用戶程序裝入內(nèi)存后運行。從整體上來看，程序是不完整的，程序中的部分地址尚未確定（例系統(tǒng)函數(shù)的調(diào)用）。 工作方式如下圖所示： ② 編譯方式 (Compile) 將源程序全部譯為目標(biāo)程序，該目標(biāo)程序可在操作系統(tǒng)環(huán)境下直接執(zhí)行，相應(yīng)的翻譯程序稱為編譯程序 (Compiler) ，工作方式如下圖所示： 編譯程序 Compile 連接程序 Link 裝入運行 Run 編輯程序 Edit ASCII碼 二進制 (整體未定位 ) 二進制 (整體定位 ) 源程序 結(jié)果 輸入數(shù)據(jù) ?編輯程序的工作結(jié)果是 ASCII碼形式的源程序。用戶程序運行時，控制點在解釋程序，即用戶程序的執(zhí)行離不開解釋程序。翻譯程序有二種工作方式：編譯和解釋。 ㈣二進制文件 (Binary File) 二進制文件由機器指令即二進制數(shù)構(gòu)成，因二進制數(shù)可能是 26，故文件尾用文件長度 (文件的字節(jié)數(shù) )指示，擴展名通常為 EXE。機器語言程序用二進制文件存儲，匯編語言或中間語言程序用文本文件存儲。當(dāng)換行和回車二個控制字符從文本文件讀入內(nèi)存，在 C語言中是用一個字符（換行）表示。源程序通常用編緝程序輸入，用字符 (ASCII碼 )表示，以文本文件形式存儲。 ?對硬件操作困難，高級語言通常提供匯編語言接口。 所以，程序設(shè)計語言極大地提高了編程效率，大幅度地降低了編程難度。 ?程序設(shè)計語言接近于英語，可理解性好。目前計算機系統(tǒng)一般含有多個程序設(shè)計語言的翻譯程序（例 VC、 VB等），甚至對同一個程序設(shè)計語言配備了多個不同性能的翻譯程序，供用戶選擇使用。 ㈢ 程序設(shè)計語言 程序設(shè)計語言又稱高級語言。 ?和機器語言一樣，匯編語言依附于目標(biāo)計算機。 ?可充分利用硬件特性 所以，匯編語言在一定程度上降低了程序編制和維護的難度。 ①優(yōu)點 ?用符號取代二進制數(shù)，提高了程序的可理解性。 ?編程者需協(xié)調(diào)內(nèi)存的使用 所以，機器語言形式的程序編制和維護困難，限制了計算機的推廣和應(yīng)用。機器指令即二進制數(shù)，通常由若干字節(jié)構(gòu)成。 2203 8210 2602 6101 1000 f000 Load R0,3 Mul R0,10 Load R1,2 Add R0,R1 Write R0 Halt void main(void) { cout3*16+2。第 1章 編譯系統(tǒng)概述 程序設(shè)計語言的發(fā)展 基本術(shù)語解釋 編譯過程概述 出錯處理 編譯程序的前端和后端 編譯程序的實現(xiàn)方式 程序設(shè)計語言的發(fā)展 匯編語言 (Assemble Language) 機器語言 (Machine Language) 程序設(shè)計語言 (Programming Language) 例計算表達(dá)式 3*16+2的值，實現(xiàn)該計算的機器語言程序、匯編語言程序和程序設(shè)計語言（ C語言）程序如下所示。目標(biāo)計算機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和匯編語言的使用方法詳見本書第 7章。 } 注： 10表示 16 ㈠ 機器語言 機器指令集合稱為機器語言。 ①優(yōu)點 ?計算機可直接識別執(zhí)行 ?可充分利用硬件特性 ② 缺點 ?可讀性差 ?指令系統(tǒng)隨機種而異 ?由于機器指令直接或間接含有絕對地址，增加或減少一條指令，可能會引起多條指令的修改。 ㈡ 匯編語言 用記憶符取代二進制位，存儲地址和匯編語句的序號可用符號名表示。 ?性能較好的匯編語言，可用符號名來表示存儲地址和匯編語句序號，這樣避免了在匯編語句中絕對地址的出現(xiàn)。 ② 缺點 ?匯編語句和機器指令基本上是一對一的，所以匯編語言的編程效率并沒有質(zhì)的提高。 ?需匯編程序，將匯編語言譯成機器語言。程序設(shè)計語言接近于英語，相當(dāng)于工程語言。 ①優(yōu)點 ?獨立于具體計算機，面向過程（函數(shù)）或?qū)ο蟆? ?數(shù)據(jù)類型豐富，各種功能的語句齊備，一條語句至少相當(dāng)于幾十條匯編語句。 ②缺點 ?需翻譯程序，將高級語言譯成機器語言或匯編語言。 基本術(shù)語解釋 ㈠ 源語言和源程序 (Source Language and Source Program) 用程序設(shè)計語言書寫的程序，稱為源程序，該程序設(shè)計語言稱為源語言。 ㈡文本文件 (Text File) 文本文件的內(nèi)容由 94個圖形字符‘ !??~?(33126)和 4個控制字符換行 (10)、回車 (13)、空格 (32)、 TAB(9)構(gòu)成，文本文件又稱為 ASCII碼文件，擴展名通常為 TXT，文件尾用控制字符EOF(26)指示。 ㈢ 目標(biāo)語言和目標(biāo)程序 (Target Language and Target Program) 目標(biāo)語言可以是機器語言 (二進制數(shù) )，也可以是匯編語言 (字符 )，或者是其它中間語言 (字符 )，但最終結(jié)果必定是機器語言。 目標(biāo)程序是經(jīng)翻譯程序加工后用目標(biāo)語言表示的程序。 ㈤ 翻譯程序 (Translator) 將源程序譯成邏輯上等價的目標(biāo)程序的程序。 解釋程序 Interpreter 源程序 結(jié)果 輸入數(shù)據(jù) 解釋、執(zhí)行 解釋方式主要特點是：用戶程序是消極的。 ① 解釋方式 (Interpret) 以源程序作為輸入，輸入一句解釋執(zhí)行一句，不產(chǎn)生完整的目標(biāo)程序，相應(yīng)的翻譯程序稱為解釋程序 (Interpreter) 。 ?編譯程序以 ASCII碼形式的源程序為輸入，它的工作結(jié)果是二進制形式的目標(biāo)程序，但并未包括用戶程序中所使用的系統(tǒng)函數(shù)的目標(biāo)代碼。 ?將二進制形式的用戶程序和系統(tǒng)函數(shù)目標(biāo)代碼連接成一個程序，對未確定的地址進行定位。程序在運行過程中讀入數(shù)據(jù)，經(jīng)處理加工后輸出計算結(jié)果。用戶程序執(zhí)行時，