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《編譯原理(第四版)》主要介紹設(shè)計(jì)和構(gòu)造編譯程序的基本原理和方法．內(nèi)容包括適應(yīng)高級程序設(shè)計(jì)語言翻譯的形式語言理論和自動機(jī)理論、常用的詞法分析方法、各種經(jīng)典的語法分析技術(shù)、語法制導(dǎo)翻譯方法、存儲組織與管理方法、造查表方法、代碼優(yōu)化和代碼生成方法、編譯自動化和并行編譯程序，以及詞法分析器生成工具LEX和語法分析器生成工具YACC等。本書特別注重理論與實(shí)踐的溝通，基本概念清晰，循序漸進(jìn)，深入淺出。各章附有難度不一的習(xí)題。本書可作為高等院校計(jì)算機(jī)專業(yè)的教材，也可供相關(guān)教師、研究生和科技工作者學(xué)習(xí)和參考。

編譯程序(compiler),又稱編譯器,是計(jì)算機(jī)的重要系統(tǒng)軟件,是高級程序設(shè)計(jì)語言的支撐基礎(chǔ)。本書主要介紹設(shè)計(jì)和構(gòu)造編譯程序的基本原理和方法。本書共分 14 章。第1章講述編譯程序的功能、結(jié)構(gòu)、工作過程、組織方式、編譯程序與高級語言的關(guān)系,以及編譯自動化方面的基本知識。第2章介紹形式語言理論,我們僅僅給出了便于理解、有助于研究各種分析方法和設(shè)計(jì)構(gòu)造編譯程序的形式語言理論，并著重介紹了上下文無關(guān)文法。有窮自動機(jī)是描述詞法的有效工具,也是進(jìn)行詞法分析的主要理論基礎(chǔ)。因此,第3章專門討論有窮自動機(jī),它與正規(guī)文法、正規(guī)表達(dá)式之間的對應(yīng)關(guān)系,以及它的確定化和*小化方面的知識，略去了圖靈機(jī)及可計(jì)算性理論方面的內(nèi)容。第4章討論詞法分析的功能和詞法分析程序的設(shè)計(jì)方法。上下文無關(guān)文法可用于描述現(xiàn)今大多數(shù)高級程序設(shè)計(jì)語言的語法，也是語法分析的主要理論支柱。為此,在接下來的幾章里,主要討論了與上下文無關(guān)文法相關(guān)的各類語法分析方法。第5章介紹自上而下分析方法,句括 LL(k)文法、LL(1)分析方法和應(yīng)用十分廣泛的遞歸下降分析方法。第6章討論自下而上分析方法的一般原理和優(yōu)先分析方法,包括簡單優(yōu)先分析方法和算符優(yōu)先分析方法。第7章專門討論自下而上的LR(k)分析方法,包括 LR(O)、SLR(1)、規(guī)范 LR(1)及 LALR 分析表的構(gòu)造算法第8章介紹語法制導(dǎo)翻譯方法,主要討論了 SDTS 的基本原理、屬性翻譯文法,以及它們在中間代碼生成中的應(yīng)用。第9章討論運(yùn)行時(shí)的存儲組織與管理,其中考慮了一些重要的語言特征,如過程調(diào)用、參數(shù)傳遞、數(shù)組和記錄的存取方式及多種存儲分配技術(shù)。第10章討論符號表的組織和存取符號表的各種方法。第11章介紹常用的優(yōu)化方法。第12章簡單討論代碼生成的原理。第13章、第14章中花了較大篇幅分別介紹了詞法分析器生成工具 LEX 和語法分器生成工具 YACC,以便于本課程的教學(xué)實(shí)習(xí)和課程設(shè)計(jì)。我們認(rèn)為某些形式語言理論和自動機(jī)理論對設(shè)計(jì)構(gòu)造編譯程序是極其有用的,但現(xiàn)有的不少形式語言理論及自動機(jī)理論與設(shè)計(jì)和構(gòu)造編譯程序的關(guān)系不大。本書試圖在溝通設(shè)計(jì)和構(gòu)造編譯程序的理論與實(shí)踐、原理與方法等方面做一點(diǎn)嘗試。編譯原理這門課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)的主干課和必修課,也是計(jì)算機(jī)專業(yè)高年級課程中較難學(xué)習(xí)的一門課程,其先導(dǎo)課程是匯編語言程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)組成原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、高級語言程序設(shè)計(jì)和離散數(shù)學(xué)等。本課程的參考學(xué)時(shí)數(shù)為72,使用者可根據(jù)具體情況對教材內(nèi)容進(jìn)行取舍,例如,工科院校的學(xué)生可略過第7章、第8章并可精簡第2章的內(nèi)容,從而使授課學(xué)時(shí)數(shù)減至54。本次再版工作主要是針對《編譯原理(第三版)》中的差錯進(jìn)行修正,對過時(shí)的章節(jié)進(jìn)行刪除,對必要的內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充等。其中,第1~3章由袁夢霆負(fù)責(zé)修訂,第 4~6 章由杜卓敏負(fù)責(zé)修訂,第7~8章由何炎祥負(fù)責(zé)修訂,第9~10章由伍春香負(fù)責(zé)修訂,第11~14章基本沒動。*后由何炎祥對全書進(jìn)行了審定。同時(shí),適當(dāng)配套一些電子資源,包括 PPT 課件、習(xí)題答案、部分章節(jié)的相關(guān)視頻。本書可作為高等院校計(jì)算機(jī)專業(yè)的教材，也可供教師、研究生及有關(guān)科技工作者學(xué)習(xí)和參本書成書過程中,得到了華中科技大學(xué)出版社的鼎力協(xié)助，此外,書中還引用了一些專家學(xué)者的研究成果,在此一并表示感謝。作者2023 年5月于武昌珞珈山

第1章引論(1)

1.1程序設(shè)計(jì)語言與翻譯程序(1)

1.1.1程序設(shè)計(jì)語言(1)

1.1.2翻譯程序(1)

1.2編譯程序的工作過程(2)

1.3編譯程序的結(jié)構(gòu)(4)

1.4編譯程序的組織方式(5)

1.5編譯程序的自展、移植與自動化(6)

1.5.1高級語言的自編譯性(6)

1.5.2編譯程序的自展技術(shù)(6)

1.5.3編譯程序的移植(7)

1.5.4編譯程序的自動化(7)

1.6翻譯程序編寫系統(tǒng)(8)

1.7并行編譯程序(9)

1.8小結(jié)(10)

習(xí)題一(10)

第2章形式語言理論(12)

2.1字母表和符號串(12)

2.2文法及其分類(13)

2.2.1文法(13)

2.2.2文法分類(14)

2.2.3文法舉例(15)

2.3語言和語法樹(16)

2.3.1推導(dǎo)和規(guī)范推導(dǎo)(16)

2.3.2句型、句子和語言(17)

2.3.3語法樹(18)

2.3.4產(chǎn)生式樹(19)

2.4關(guān)于文法和語言的幾點(diǎn)說明(20)

2.5分析方法簡介(21)

2.5.1自上而下分析方法(22)

2.5.2確定的自上而下分析方法(23)

2.5.3自下而上分析方法(24)

2.6小結(jié)(25)

習(xí)題二(26)

第3章有窮自動機(jī)(28)

3.1有窮自動機(jī)的形式定義(28)

3.1.1狀態(tài)轉(zhuǎn)換表(28)

3.1.2狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖(29)

3.1.3自動機(jī)的等價(jià)性(29)

3.1.4非確定有窮自動機(jī)(30)

3.2NFA到DFA的轉(zhuǎn)換(31)

3.2.1空移環(huán)路的尋找和消除(31)

3.2.2消除空移(32)

3.2.3確定化子集法(32)

3.2.4確定化造表法(33)

3.2.5εNFA的確定化(35)

3.2.6消除不可達(dá)狀態(tài)(36)

3.2.7DFA的化簡(37)

3.2.8從化簡后的DFA到程序表示(37)

3.3正規(guī)表達(dá)式與FA(38)

3.3.1正規(guī)表達(dá)式的定義(38)

3.3.2正規(guī)表達(dá)式與FA的對應(yīng)性(40)

3.3.3正規(guī)表達(dá)式到NFA的轉(zhuǎn)換(40)

3.3.4NFA到正規(guī)表達(dá)式的轉(zhuǎn)換(41)

3.4DFA在計(jì)算機(jī)中的表示(42)

3.4.1矩陣表示法(42)

3.4.2表結(jié)構(gòu)(43)

3.5小結(jié)(43)

習(xí)題三(44)

第4章詞法分析(46)

4.1詞法分析程序與單詞符號(46)

4.1.1詞法分析程序(46)

4.1.2單詞符號(46)

4.2掃描程序的設(shè)計(jì)(47)

4.2.1預(yù)處理(47)

4.2.2狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖(48)

4.2.3根據(jù)狀態(tài)圖設(shè)計(jì)詞法分析程序(49)

4.3標(biāo)識符的處理(50)

4.3.1類型的機(jī)內(nèi)表示(50)

4.3.2標(biāo)識符的語義表示(51)

4.3.3符號表（標(biāo)識符表）(51)

4.3.4標(biāo)識符處理的基本思想(51)

4.4設(shè)計(jì)詞法分析程序的直接方法(52)

4.4.1由正規(guī)文法設(shè)計(jì)詞法分析程序(52)

4.4.2由正規(guī)表達(dá)式設(shè)計(jì)詞法分析程序(53)

4.4.3由狀態(tài)圖到詞法分析程序的流程圖(54)

4.4.4詞法分析程序的自動構(gòu)造(54)

4.5小結(jié)(54)

習(xí)題四(55)

第5章自上而下語法分析(56)

5.1消除左遞歸方法(56)

5.1.1文法的左遞歸性(56)

5.1.2用擴(kuò)展的BNF表示法消除左遞歸(56)

5.1.3直接改寫法(57)

5.1.4消除左遞歸算法(58)

5.2LL(k)文法(59)

5.2.1LL(1)文法的判斷條件(59)

5.2.2集合FIRST、FOLLOW與SELECT的構(gòu)造(59)

5.3確定的LL(1)分析程序的構(gòu)造(61)

5.3.1構(gòu)造分析表M的算法(61)

5.3.2LL(1)分析程序的總控算法(62)

5.4遞歸下降分析程序及其設(shè)計(jì)(64)

5.4.1框圖設(shè)計(jì)(64)

5.4.2程序設(shè)計(jì)(65)

5.5帶回溯的自上而下分析法(66)

5.5.1文法在內(nèi)存中的存放形式(66)

5.5.2其他信息的存放(67)

5.5.3帶回溯的自上而下分析算法(67)

5.6小結(jié)(71)

習(xí)題五(71)

第6章自下而上分析和優(yōu)先分析方法(74)

6.1自下而上分析(74)

6.2短語和句柄(74)

6.3移進(jìn)歸約方法(76)

6.4有關(guān)文法的一些關(guān)系(77)

6.4.1關(guān)系(77)

6.4.2布爾矩陣和關(guān)系(78)

6.4.3Warshall算法(79)

6.4.4關(guān)系FIRST與LAST(80)

6.5簡單優(yōu)先分析方法(82)

6.5.1優(yōu)先關(guān)系(82)

6.5.2簡單優(yōu)先關(guān)系的形式化構(gòu)造方法(83)

6.5.3簡單優(yōu)先文法及其分析算法(87)

6.5.4簡單優(yōu)先分析方法的局限性(89)

6.6算符優(yōu)先分析方法(90)

6.6.1算符優(yōu)先文法(90)

6.6.2OPG優(yōu)先關(guān)系的構(gòu)造(90)

6.6.3素短語及句型的分析(92)

6.6.4算符優(yōu)先分析算法(92)

6.7優(yōu)先函數(shù)及其構(gòu)造(94)

6.7.1優(yōu)先函數(shù)(94)

6.7.2Bell方法(95)

6.7.3Floyd方法(96)

6.7.4Bell和Floyd兩種方法的比較(97)

6.7.5運(yùn)用優(yōu)先函數(shù)進(jìn)行分析(97)

6.8兩種優(yōu)先分析方法的比較(98)

6.9小結(jié)(98)

習(xí)題六(99)

第7章自下而上的LR(k)分析方法

(101)

7.1LR(k)文法和LR(k)分析程序(101)

7.2LR(0)分析表的構(gòu)造(104)

7.2.1規(guī)范句型的活前綴(105)

7.2.2LR(0)項(xiàng)目(105)

7.2.3文法G的拓廣文法(105)

7.2.4CLOSURE(I)函數(shù)(105)

7.2.5goto(I,X)函數(shù)(106)

7.2.6LR(0)項(xiàng)目集規(guī)范族(107)

7.2.7有效項(xiàng)目(108)

7.2.8舉例(110)

7.2.9LR(0)文法(112)

7.2.10構(gòu)造LR(0)分析表的算法(112)

7.3SLR分析表的構(gòu)造(113)

7.4規(guī)范LR(1)分析表的構(gòu)造(116)

7.5LALR分析表的構(gòu)造(121)

7.6無二義性規(guī)則的使用(124)

7.7小結(jié)(126)

習(xí)題七(130)

第8章語法制導(dǎo)翻譯法(131)

8.1一般原理和樹變換(131)

8.1.1一般原理(131)

8.1.2樹變換(133)

8.2簡單SDTS和自上而下翻譯器(135)

8.3簡單后綴SDTS和自下而上翻譯器(137)

8.3.1后綴翻譯(138)

8.3.2IFTHENELSE控制語句(138)

8.3.3函數(shù)調(diào)用(139)

8.4抽象語法樹的構(gòu)造(140)

8.4.1自下而上構(gòu)造AST(141)

8.4.2AST的拓廣(142)

8.5屬性文法(143)

8.5.1L屬性文法(143)

8.5.2S屬性文法(143)

8.6中間代碼形式(144)

8.6.1逆波蘭表示法(144)

8.6.2逆波蘭表示法的推廣(144)

8.6.3四元式(146)

8.6.4三元式(147)

8.7屬性翻譯文法的應(yīng)用(147)

8.7.1綜合屬性與自下而上定值(147)

8.7.2繼承屬性和自上而下定值(148)

8.7.3布爾表達(dá)式到四元式的翻譯(149)

8.7.4條件語句的翻譯(150)

8.7.5迭代語句的翻譯(151)

8.8小結(jié)(153)

習(xí)題八(154)

第9章運(yùn)行時(shí)的存儲組織與管理(156)

9.1存儲分配基礎(chǔ)知識(156)

9.1.1運(yùn)行時(shí)刻的存儲區(qū)域(156)

9.1.2過程活動與過程的活動記錄(156)

9.1.3靜態(tài)層次、靜態(tài)外層和動態(tài)外層(157)

9.1.4名字的作用域和生存期(158)

9.1.5名字的靜態(tài)屬性和動態(tài)屬性(159)

9.1.6常見數(shù)據(jù)類型的存儲分配(159)

9.2典型的存儲分配方案(160)

9.2.1靜態(tài)存儲分配方案(160)

9.2.2動態(tài)存儲分配方案(161)

9.2.3存儲分配時(shí)需考慮的問題(161)

9.3參數(shù)傳遞方式及其實(shí)現(xiàn)(162)

9.3.1傳地址(162)

9.3.2傳值(163)

9.3.3傳結(jié)果(163)

9.3.4傳名(163)

9.4棧式存儲分配(164)

9.4.1概述(164)

9.4.2簡單棧式存儲分配(166)

9.4.3嵌套結(jié)構(gòu)語言的棧式存儲分配(167)

9.4.4過程調(diào)用時(shí)的存儲管理(171)

9.4.5PL/0棧式存儲分配(171)

9.5堆式存儲分配方法(177)

9.6小結(jié)(177)

習(xí)題九(178)

第10章符號表的組織和查找(180)

10.1符號表的一般組織形式(180)

10.2符號表中的數(shù)據(jù)(181)

10.3符號表的構(gòu)造與查找(181)

10.3.1線性查找(182)

10.3.2折半法(182)

10.3.3雜湊技術(shù)(183)

10.4分程序結(jié)構(gòu)的符號表(185)

10.5小結(jié)(187)

習(xí)題十(188)

第11章優(yōu)化(189)

11.1控制流圖(190)

11.2常見的冗余(193)

11.2.1公共子表達(dá)式(194)

11.2.2復(fù)制傳播(195)

11.2.3活躍變量分析及死代碼刪除(196)

11.3循環(huán)優(yōu)化(197)

11.3.1代碼外提(197)

11.3.2歸納變量與強(qiáng)度削弱(200)

11.3.3循環(huán)展開(202)

11.3.4指令調(diào)度(204)

習(xí)題十一(205)

第12章代碼生成(208)

12.1假想的計(jì)算機(jī)模型(208)

12.2從四元式生成代碼(209)

12.3從三元式生成代碼(210)

12.4從樹形表示生成代碼(213)

12.5從逆波蘭表示生成代碼(215)

12.6寄存器的分配(215)

12.7小結(jié)(216)

習(xí)題十二(216)

第13章詞法分析程序生成工具LEX(217)

13.1LEX簡介(217)

13.2LEX源文件的格式(219)

13.2.1模式(219)

13.2.2定義部分(221)

13.2.3規(guī)則部分(222)

13.2.4用戶代碼部分(223)

13.3LEX的工作原理(223)

13.4yylex()函數(shù)的匹配原則(224)

13.5識別模式后處理(224)

13.6條件模式(227)

13.7FLEX的命令選項(xiàng)(228)

13.8舉例(228)

習(xí)題十三(229)

第14章語法分析程序生成工具YACC(231)

14.1YACC簡介(231)

14.2YACC源文件的格式(234)

14.2.1單詞和非終結(jié)符(234)

14.2.2定義部分(235)

14.2.3語法規(guī)則部分(241)

14.3語義定義(241)

14.3.1單詞語義值的計(jì)算(242)

14.3.2非終結(jié)符語義值的計(jì)算(243)

14.3.3在規(guī)則中部的語義動作(244)

14.4歸約歸約沖突和上下文相關(guān)性的處理(246)

14.5出錯處理和恢復(fù)(248)

14.6輸出分析程序的調(diào)試(250)

14.7YACC和LEX的接口(250)

14.8BYACC的命令選項(xiàng)(251)

14.9舉例(252)

習(xí)題十四(257)

參考文獻(xiàn)(259)

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