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能將高級語言轉換成目標程序的是

能將高級語言轉換成目標程序的是

能將高級語言轉換成目標程序的是編譯程序。由高級語言編寫的程序稱為“源程序”,由二進制代碼表示的程序稱為“目標程序”,而把源程序轉換成機器能夠識別的目標程序是由“編譯程序”完成的。編譯程序是將整個高級語言編寫的源程序先翻譯成機器語言程序,然後再生成可在操作系統下直接運行的目標程序。

編譯程序(Compiler,compiling program),也稱為編譯器,是指把用高級程序設計語言書寫的源程序,翻譯成等價的機器語言格式目標程序的翻譯程序。編譯程序屬於採用生成性實現途徑實現的翻譯程序。它以高級程序設計語言書寫的源程序作為輸入,而以彙編語言或機器語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。

編譯程序已作為實現編程的重要軟件工具,被納入到軟件支援環境的基本層軟件工具之中。因此,規劃編譯程序實現方案時,應從所處的具體軟件支援環境出發,既要遵循整個環境的全局性要求和規定,又要精心考慮與其他諸層軟件 工具之間的相互支援、配合和銜接關係。

編譯程序把一個源程序翻譯成目標程序的工作過程分為五個階段:詞法分析;語法分析;中間代碼生成;代碼優化;目標代碼生成。主要是進行詞法分析和語法分析,又稱為源程序分析,分析過程中發現有語法錯誤,給出提示信息。

1、詞法分析。詞法分析的任務是對由字符組成的單詞進行處理,從左至右逐個字符地對源程序進行掃描,產生一個個的單詞符號,把作為字符串的源程序改造成為單詞符號串的中間程序。執行詞法分析的程序稱為詞法分析程序或掃描器。

源程序中的單詞符號經掃描器分析,一般產生二元式:單詞種別;單詞自身的值。單詞種別通常用整數編碼,如果一個種別只含一個單詞符號,那麼對這個單詞符號,種別編碼就完全代表它自身的值了。若一個種別含有許多個單詞符號,那麼,對於它的每個單詞符號,除了給出種別編碼以外,還應給出自身的值。詞法分析器一般來説有兩種方法構造:手工構造和自動生成。手工構造可使用狀態圖進行工作,自動生成使用確定的有限自動機來實現。

2、語法分析。編譯程序的語法分析器以單詞符號作為輸入,分析單詞符號串是否形成符合語法規則的語法單位,如表達式、賦值、循環等,最後看是否構成一個符合要求的程序,按該語言使用的語法規則分析檢查每條語句是否有正確的邏輯結構,程序是最終的一個語法單位。編譯程序的語法規則可用上下文無關文法來刻畫。

語法分析的方法分為兩種:自上而下分析法和自下而上分析法。自上而下就是從文法的開始符號出發,向下推導,推出句子。而自下而上分析法採用的是移進歸約法,基本思想是:用一個寄存符號的先進後出棧,把輸入符號一個一個地移進棧裏,當棧頂形成某個產生式的一個候選式時,即把棧頂的這一部分歸約成該產生式的左鄰符號。

3、中間代碼生成。中間代碼是源程序的一種內部表示,或稱中間語言。中間代碼的作用是可使編譯程序的結構在邏輯上更為簡單明確,特別是可使目標代碼的優化比較容易實現。中間代碼即為中間語言程序,中間語言的複雜性介於源程序語言和機器語言之間。中間語言有多種形式,常見的有逆波蘭記號、四元式、三元式和樹。

4、代碼優化。代碼優化是指對程序進行多種等價變換,使得從變換後的程序出發,能生成更有效的目標代碼。所謂等價,是指不改變程序的運行結果。所謂有效,主要指目標代碼運行時間較短,以及佔用的存儲空間較小。這種變換稱為優化。

有兩類優化:一類是對語法分析後的中間代碼進行優化,它不依賴於具體的計算機;另一類是在生成目標代碼時進行的,它在很大程度上依賴於具體的計算機。對於前一類優化,根據它所涉及的程序範圍可分為局部優化、循環優化和全局優化三個不同的級別。

5、目標代碼生成。目標代碼生成是編譯的最後一個階段。目標代碼生成器把語法分析後或優化後的中間代碼變換成目標代碼。目標代碼有三種形式:可以立即執行的機器語言代碼,所有地址都重定位;待裝配的機器語言模塊,當需要執行時,由連接裝入程序把它們和某些運行程序連接起來,轉換成能執行的機器語言代碼;彙編語言代碼,須經過彙編程序彙編後,成為可執行的機器語言代碼。

目標代碼生成階段應考慮直接影響到目標代碼速度的三個問題:一是如何生成較短的目標代碼;二是如何充分利用計算機中的寄存器,減少目標代碼訪問存儲單元的次數;三是如何充分利用計算機指令系統的特點,以提高目標代碼的質量。


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