编译原理详解：语法制导定义与编译过程

"这是一份关于编译原理的课件，主要基于‘龙书’（编译原理的经典教材）的内容，由辛明影教授讲解。课件涵盖了编译器的基本结构、高级语言语法描述、词法分析、语法分析、语法制导翻译、存储分配、代码优化和目标代码生成等多个关键主题。教学方法强调自顶向下、问题驱动，通过实验强化理论学习，并注重前后知识的衔接。" 在编译原理中，语法制导定义是核心概念之一，用于指导翻译过程中的语义处理。例如，给定的产生式 `S→if E then S1` 描述了一个控制流结构，其中 `S` 是语句，`E` 是条件表达式，`S1` 是在条件为真时执行的语句序列。对应的语义规则如下： - `E.true:=newlabel;` 创建一个新的标签用于表示条件为真的分支。 - `E.false:=S.next;` 将条件为假时的跳转地址设置为当前语句 `S` 的下一个地址。 - `S1.next:=S.next` 确保在 `S1` 执行完后，程序流程会跳转到 `S` 的下一个地址。 - `S.code:=E.code||gen(E.true'):||S1.code` 将条件表达式 `E` 的代码与生成的条件分支代码以及 `S1` 的代码连接起来，形成最终的机器码。 编译器通常分为多个阶段工作，如： 1. **词法分析**：将源代码分解成一个个符号（token）。 2. **语法分析**：根据语法规则解析token序列，构建抽象语法树（AST）。 3. **语义分析**：检查程序的语义，执行类型检查，并生成语义规则指定的动作。 4. **中间代码生成**：生成与具体机器无关的中间代码，便于后续的优化和目标代码生成。 5. **代码优化**：改进中间代码，使其更高效，可能包括删除冗余代码、常量折叠、循环展开等。 6. **目标代码生成**：将中间代码转换为特定机器的汇编或机器码。 预备知识包括形式语言与自动机、至少两种高级编程语言、汇编语言和数据结构等，这些是理解编译原理的基础。通过学习编译原理，学生可以理解程序设计语言的底层运作机制，从而更好地进行程序设计和性能优化。此外，编译器的设计也涉及到问题驱动的教学方法，鼓励学生通过实际项目来应用所学知识。