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网站的页面布局,python 网站开发入门,开发一个跑腿app需要多少钱,北京 网站建设 京icp一、编译程序相关内容 代码生成与优化 中间代码是代码生成程序的输入#xff0c;最终目标是将其转换为特定机器架构下的目标代码#xff08;机器代码或汇编代码#xff09;。代码优化程序可插入在中间代码生成之后、目标代码生成之前。优化分为#xff1a; 局部优化#x…一、编译程序相关内容代码生成与优化中间代码是代码生成程序的输入最终目标是将其转换为特定机器架构下的目标代码机器代码或汇编代码。代码优化程序可插入在中间代码生成之后、目标代码生成之前。优化分为局部优化如基本块内的公共子表达式消除、常量合并等全局优化如循环不变代码外提、强度削弱、死代码删除等目标相关优化利用目标机特性进行寄存器分配、指令调度等。优化原则保持程序语义不变提升运行效率时间/空间或减小代码体积。符号表管理符号表是一种数据结构用于存储源程序中每个标识符的相关属性信息包括但不限于标识符名称类型int, float, array, struct 等作用域全局、局部、块级存储类别自动变量、静态变量、寄存器变量等内存地址或偏移量由代码生成阶段确定参数和返回类型对函数而言符号表支持的操作有插入、查找、更新、作用域嵌套管理如栈式符号表。多个编译阶段词法分析、语法分析、语义分析、代码生成、优化都会访问符号表以确保一致性与正确性。错误处理编译器需具备发现、报告和一定程度上恢复错误的能力以便尽可能多地检测错误。错误类型主要包括词法错误非法字符、拼写错误的标识符如int a;语法错误不符合语法规则如缺少分号、括号不匹配语义错误类型不匹配、未声明变量使用、函数调用参数不符等错误处理策略报告错误位置行号、列号、类型和建议使用同步记号法、插入/删除符号等方式尝试恢复解析流程避免连锁报错在某些情况下允许继续编译以发现更多错误二、形式语言基础知识字母表、符号串核心定义字母表Alphabet一个非空有限的符号集合通常记作 Σ。例如Σ {a, b} 或 Σ {0, 1}。符号串String由字母表中的符号组成的有限有序序列。例如abba、0011。长度Length符号串中符号的个数。空串 ε 的长度为 0。前缀Prefix从字符串末尾删去零个或多个符号所得的结果。例如“abc” 的前缀有ε, “a”, “ab”, “abc”。后缀Suffix从字符串开头删去零个或多个符号所得的结果。例如“abc” 的后缀有ε, “c”, “bc”, “abc”。子串Substring连续的一段符号通过删除前缀和后缀得到。包含空串和自身。例如“abc” 的子串有ε, “a”, “b”, “c”, “ab”, “bc”, “abc”。子序列Subsequence不要求连续只要顺序一致即可。例如“ace” 是 “abcde” 的子序列。符号串运算连接Concatenation将两个符号串首尾相连。设 α “ab”, β “cd”则 αβ “abcd”。单位元性质αε εα α幂运算Power表示重复连接α⁰ ε任何串的 0 次幂为空串α¹ αα² αααⁿ α 连接 n 次此外所有由字母表 Σ 上的所有符号串构成的集合称为Σ*Kleene闭包包含空串而 Σ⁺ 表示不含空串的所有非空串集合。中间代码是编译器在将源程序转换为目标代码过程中使用的一种介于高级语言与机器语言之间的中间表示形式。它有助于进行代码优化和目标代码生成同时屏蔽了具体机器的细节。常见的中间代码表示形式包括三地址码Three-Address Code, TAC是一种线性表示每条指令最多包含三个地址两个源操作数、一个目标结果。形式x y op z或x op y一元运算或用于控制流如goto L、if x goto L、if x relop y goto L。示例t1 a b t2 t1 * c d t2特点结构清晰适合优化和后续翻译成目标代码。四元组Quadruple是三地址码的一种结构化表示每个记录有四个字段(op, arg1, arg2, result)。示例( , a, b, t1) (* , t1, c, t2) ( , t2, , d)优点便于修改和优化易于实现代码移动、公共子表达式消除等。三元组Triple类似四元组但只有三个字段(op, arg1, arg2)结果用位置序号隐式表示。示例(0: , a, b) → 结果为第0个临时值 (1: * , (0), c) → 引用前一条的结果 (2: , (1), d)缺点重排困难因依赖位置编号不利于代码优化时的调整。抽象语法树Abstract Syntax Tree, AST是语法分析后生成的树形结构省略了冗余括号和语法单元如终结符仅保留计算结构。每个内部节点表示一个操作符叶子节点表示操作数变量、常量。示例表达式(a b) * c的 AST 为* / \ c / \ a b优点直观反映程序结构适用于语义分析、类型检查和高级优化。后缀式逆波兰表示Postfix Notation又称后缀表达式操作符位于操作数之后无需括号即可唯一表示运算顺序。示例中缀表达式a b * c转换为后缀式为a b c * 常用于栈式虚拟机如 Java 字节码的执行模型。静态单赋值形式Static Single Assignment Form, SSA一种增强型中间表示在普通三地址码基础上要求每个变量只能被赋值一次。对于多次赋值的情况引入带下标的版本如x1,x2并使用 φ 函数合并不同控制流路径的值。示例x1 ... ... x2 ... x3 φ(x1, x2)广泛用于现代编译器如 GCC、LLVM中的优化阶段极大简化数据流分析。这些中间表示各有优劣实际编译器可能结合多种方式使用。例如先生成 AST 进行语义分析再转为三地址码或 SSA 形式进行优化最后生成目标代码。