编译器设计难点

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1、现代编译器的设计及其难点摘要：我们常用的计算机软件，都需要通过编译的方式，把使用高级计算机语言编写的代码（比如C代码）编译（compile）成计算机可以识别和执行的二进制代码。在现代计算机系统中，编译器的设计始终都是一个重点与难点。此文主要介绍了编译器的设计方法，交叉编译的诞生及其应用。关键词：代码、编译器、交叉编译。导论：首先谈谈编译器的主要功能及其设计步骤，然后对主机编译器进行研究，具体分析设计步骤，思考什么时候要用到交叉编译。回顾：编译器是将便于人编写，阅读，维护的高级计算机语言翻译为计算机能解读、运行的低级机器语言的程序。编译器将原始程序（Sourceprogram）作为输

2、入，翻译产生使用目标语言（Targetlanguage）的等价程序。编译程序完成从源程序到目标程序的翻译工作，是一个复杂的整体的过程。一个现代编译器的主要工作流程如下：源程序（sourcecode）→预处理器（preprocessor）→编译器（compiler）→汇编程序（assembler）→目标程序（objectcode）→连接器（链接器，Linker）→可执行程序（executables）。从概念上来讲，一个编译程序的整个工作过程是划分成阶段进行的，每个阶段将源程序的一种表示形式转换成另一种表示形式，各个阶段进行的操作在逻辑上是紧密连接在一起的。一般一个编译过程划分成词法分

3、析、语法分析、语义分析、中间代码生成，代码优化和目标代码生成六个阶段,这是一种典型的划分方法（如图1）。图1但有的目的平台上不允许或不能够安装我们所需要的编译器，而我们又需要这个编译器的某些特征；或者目标平台上的资源贫乏，无法运行我们所需要编译器，此时就需要用到交叉编译。什么是交叉编译呢，简单地说，就是在一个平台上生成另一个平台上的可执行代码。这里需要注意的是所谓平台，实际上包含两个概念：体系结构（Architecture）、操作系统（OperatingSystem）。同一个体系结构可以运行不同的操作系统；同样，同一个操作系统也可以在不同的体系结构上运行。举例来说，我们常说的x86

4、Linux平台实际上是Intelx86体系结构和Linuxforx86操作系统的统称；而x86WinNT平台实际上是Intelx86体系结构和WindowsNTforx86操作系统的简称。，例如：编译程序在宿主机A上运行，将应用程序的源程序生成目标机B的代码（如图2）。与主机编译相比，交叉编译受的限制更多，虽然在理论上我们可以做任何形式的交叉编译，但事实上，由于受到专利、版权、技术的限制，并不总是能够进行交叉编译，尤其是在业余条件下！举例来说，至今无法生成惠普公司专有的som格式的可执行文件，因此我们根本无法做目的平台为HPPA-HPUX的交叉编译。SOIOAB图2　要进行交叉编译

5、，需要在主机平台上安装对应的交叉编译工具链（crosscompilationtoolchain），然后用这个交叉编译工具链编译我们的源代码，最终生成可在目标平台上运行的代码。常见的交叉编译例子如下：　　1、在WindowsPC上，利用ADS（ARM开发环境），使用armcc编译器，则可编译出针对ARMCPU的可执行代码。　　2、在LinuxPC上，利用arm-linux-gcc编译器，可编译出针对LinuxARM平台的可执行代码。　　3、在WindowsPC上，利用cygwin环境，运行arm-elf-gcc编译器，可编译出针对ARMCPU的可执行代码。理论分析：编译器各阶段的分组

6、前端：依赖于语言并很大程度上独立于目标机器。一般包括语法分析、词法分析、符号表的建立、语义分析、中间代码生成以及相关错误处理。后端：依赖于目标机器的阶段或某些阶段的某些部分。一般来说，后端完成的任务不依赖于源语言而只依赖于中间语言。主要包括代码优化、代码生成以及相关的错误处理和符号表操作。下面对编译器的各个阶段进行详细分析：一、词法分析词法分析又称扫描器（Scanner），是编译的第一个阶段，是语法分析的必要准备。词法分析器读入源程序，产生语言的基本词法单元，还完成和用户接口的一些任务词法分析的主要任务：对构成源程序的字符串从左到右的扫描，逐个字符地读入源程序字符并按照构词规则切分

7、成一个一个具有独立意义的单词。并确定其属性（如保留字、标识符、运算符、界限符和常量等）。再把它们转换成长度统一的标准形式—属性字（Token）。在这一阶段，我们主要要掌握从正规式到有限自动机的构造方法。Ø构造词法分析器的一般方法和步骤：<1>用正规式对模式进行描述；<2>为每个正规式构造一个NFA，它识别正规式所表示的正规集；<3>将构造出的NFA转换成等价的DFA，这一过程也被称为确定化；<4>优化DFA，使其状态数最少，这一过程也被称为最小化；<5>从优化后的DF