第一次作业—编译原理概述

1)简述编译程序与翻译程序、汇编程序的联系与区别。

答:①翻译程序是指把高级语言源程序翻译成机器语言源程序(目标代码)的软件。

翻译程序有两种:一种是编译程序,它将高级语言源程序一次性全部翻译成目标程序,每次执行程序时,只要执行目标程序。另一种是解释程序,它的执行过程是翻译一句执行一句,并且不会生成目标程序。

从功能上看,一个编译程序就是一个语言翻译程序。编译专指由高级语言转换为低级语言,可以翻译为翻译程序和汇编程序。

②汇编程序也是一种语言翻译程序,它把汇编语言源程序翻译成机器语言程序。

③编译程序与汇编程序的区别:如果源语言是诸如C、C++、Java等“高级语言”,而目标语言是诸如汇编语言或机器语言之类的“低级语言”,这样的一个翻译程序称为编译程序。如果源语言是汇编语言,而目标语言是机器语言,这样的一个翻译程序称为汇编程序。

2)编译过程包括哪几个主要阶段及每个阶段的主要功能。

答:编译的各个阶段为:源程序→词法分析→语义分析→中间代码生成→代码优化→目标代码优化→目标程序。

①词法分析:词法分析是编译过程是第一个阶段。这个阶段的任务是从左到右一个字符一个字符地读入源程序,对构成源程序的字符流进行扫描和分解,从而识别出一个个单词。这里所谓的单词是指逻辑上紧密相连的一组字符,这些字符具有集体含义。

②语法分析:语法分析是编译过程的一个逻辑阶段,是第二个阶段。语法分析的任务是在词法分析的基础上将单词序列组合成各类语法短语,如“程序”,“语句”,“表达式”等等.语法分析程序判断源程序在结构上是否正确.源程序的结构由上下文无关文法描述。

③语义分析:语义分析是编译过程的一个逻辑阶段, 语义分析的任务是对结构上正确的源程序进行上下文有关性质的审查,进行类型审查。语义分析是审查源程序有无语义错误,为代码生成阶段收集类型信息。比如语义分析的一个工作是进行类型审查,审查每个算符是否具有语言规范允许的运算对象,当不符合语言规范时,编译程序应报告错误。如有的编译程序要对实数用作数组下标的情况报告错误。又比如某些程序规定运算对象可被强制,那么当二目运算施于一整型和一实型对象时,编译程序应将整型转换为实型而不能认为是源程序的错误。

④:中间代码生成:所谓“中间代码”是一种结构简单、含义明确的记号系统,这种记号系统可以设计为多种多样的形式。重要是设计原则为两点:一是容易生成,二是容易将他翻译为目标代码。

⑤:代码优化:这一阶段的任务是对前一个阶段产生的中间代码进行变换或者进行改造,目的是使生成的目标代码更为高效,即省时间省空间。

⑥:目标代码生成:目标代码生成是编译的最后一个阶段。目标代码生成器把语法分析后或优化后的中间代码变换成目标代码。目标代码(object code)指计算机科学中编译器或汇编器处理源代码后所生成的代码,它一般由机器代码或接近于机器语言的代码组成。这一阶段的任务是把中间代码变换为特定机器上的绝对指令代码或可重定位的指令代码或汇编指令代码。

3)简述解释程序与编译程序的区别。

答:①解释程序:解释程序是一种语言处理程序,在词法、语法和语义分析方面与编译程序的工作原理基本相同,但在运行用户程序时,它直接执行源程序或源程序的内部形式(中间代码)。解释程序由一个总控程序和若干个执行子程序组成。解释程序的一般结构可以分为解释模块和运行模块两个主要模块。前者的职能是按源程序动态执行顺序逐个输入语句,并对单个语句进行分析和解释,包括语法和语义的正确性检验、生成等价的中间代码或机器语言代码,以及错误信息提供等处理。后者的职能是运行语句的翻译代码,并输出中间结果或最终结果。

②:编译程序:编译程序也称为编译器,是指把用高级程序设计语言书写的源程序,翻译成等价的机器语言格式目标程序的翻译程序。编译程序属于采用生成性实现途径实现的翻译程序。它以高级程序设计语言书写的源程序作为输入,而以汇编语言或机器语言表示的目标程序作为输出。编译出的目标程序通常还要经历运行阶段,以便在运行程序的支持下运行,加工初始数据,算出所需的计算结果。

③区别:解释程序与编译程序的主要区别是解释程序不产生目标代码,它逐条地取出源程序中的语句,边解释,边执行。

4)了解新开源的华为方舟编译器(https://www.openarkcompiler.cn/home),理解它的基本思想与采用的技术路线,谈谈它对安卓软件生态会有什么影响。

答:方舟编译器是华为专门为软件厂商开发的一款编译器,能够有效解决安卓程序“边解释边执行”的低效率问题。华为方舟编译器采用全程执行机器码高效运行程序,架构进一步得到优化,性能也有明显提升。相较与此前流畅度,通过华为方舟编译器编译后的程序系统,操作流畅度提升24%,系统响应速度提升44%,三方应用操作流畅度提升60%。一方面,方舟编译器首次在Java领域将虚拟机干掉了,也是软件史上首次将Java/C/C++等混合代码一次编译成机器码直接在手机上运行,彻底告别Java的JNI额外开销,也彻底告别了虚拟机GC内存回收带来的应用进程掉线,使操作流畅度大幅提升。另一方面,方舟编译器用空间换性能,直接将编译器的代码优化搬到了开发者环境,不再被手机端的硬件资源所限制,为代码优化提供了无限可能。方舟编译器通过编译阶段和运行阶段的双向加持,将静态编译动态语义最大的两大难点一一解决:一是设计数据模型,二是如何在运行时高效获得动态信息。

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