淺談程序設(shè)計語言編譯原理

付葉薔 河南大學(xué)軟件學(xué)院

1 編譯原理的發(fā)展

編譯原理產(chǎn)生于20世紀(jì)40年代，由于著名匈牙利裔美籍?dāng)?shù)學(xué)家,計算機(jī)科學(xué)家,物理學(xué)家和化學(xué)家馮.諾伊曼在存儲程序在計算機(jī)方面的領(lǐng)頭作用，在計算機(jī)中編寫一串代碼或程序保存在計算機(jī)中執(zhí)行是非常有必要的。起初，這些程序都是用機(jī)器語言編寫的指令（只有0和1的程序）。機(jī)器語言是一種指令集的體系。這種指令集，稱機(jī)器碼，是電腦的CPU可直接解讀的數(shù)據(jù)，機(jī)器語言具有靈活、直接執(zhí)行和速度快等特點。但同時，機(jī)器語言大量繁雜瑣碎的細(xì)節(jié)牽制著程序員，所以編寫這樣的代碼充滿挑戰(zhàn)，非常困難。從而這種代碼形式很快被產(chǎn)生于符號語言（匯編語言）編寫的程序代替了。隨著時間推移和科技發(fā)展，用于編譯原理的編譯器包括了更復(fù)雜的算法應(yīng)用程序，主要用于推斷或簡化程序中的信息。

2 淺談詞法分析

詞法分析是編譯過程的第一個階段,主要任務(wù)是對構(gòu)成源程序的字符流從左至右進(jìn)行掃描和分解,把它識別為一個個具有獨立意義的最小語法單位,即單詞,從而產(chǎn)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，用于語法分析，因此，詞法分析是編譯的基礎(chǔ)。執(zhí)行詞法分析的程序稱為詞法分析程序或掃描程序, 它按構(gòu)詞規(guī)則識別單詞, 將作為字符串的源程序改造成為單詞符號串。單詞一般采用形如（單詞種別, 單詞符號的屬性值>的二元組形式表示, 其中單詞類別是語法分析需要的信息, 而單詞自身值則是其他編譯階段需要的信息。編譯程序是在單詞的級別上來分析和翻譯源程序的, 因此，詞法分析在編譯原理中發(fā)揮著首要作用。詞法分析程序除了識別單詞這個基本任務(wù)外, 還可完成如對源程序進(jìn)行處理, 組織源程序的輸入、刪除注釋等。

3 淺談詞法分析應(yīng)用

詞法分析滲透在計算機(jī)領(lǐng)域的各個方面。它在軟件工程中得到了極為廣泛的應(yīng)用，這主要是由于詞法分析特性決定，詞法分析是對構(gòu)成源程序的字符流進(jìn)行掃描, 然后根據(jù)構(gòu)詞規(guī)則識別單詞符號, 這正是源代碼逆向分析過程中重要的的一步。因為，詞法分析是機(jī)器翻譯的第一階段, 當(dāng)源語言文本送入計算機(jī)后, 首先要進(jìn)行詞法分析, 及輸出單詞符號，對關(guān)鍵字、標(biāo)識符、常數(shù)、運算符、界符進(jìn)行分析。這也是完成計算機(jī)翻譯過程的基礎(chǔ)和關(guān)鍵階段, 此步為接下來的句法分析和目標(biāo)語言生成奠定了基礎(chǔ), 其準(zhǔn)確程度的高低直接影響著句法分析的準(zhǔn)確率和譯文的準(zhǔn)確性。詞法分析可以實現(xiàn)軟件工程中的構(gòu)架應(yīng)用系統(tǒng)和三層構(gòu)架應(yīng)用系統(tǒng)中超文本鏈接的自動測試等。同時，依據(jù)詞法分析的特性，可以為數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的獲取和存儲提供基礎(chǔ)，良好的解決了數(shù)據(jù)庫中關(guān)鍵字的建立問題等。

4 語法分析

語法分析程序從掃描程序中獲取記號形式的源代碼，并完成定義程序結(jié)構(gòu)的語法分析 ，這與自然語言中句子的語法分析類似。語法分析是編譯過程的核心部分。它的任務(wù)是在詞法分析識別出單詞符號串的基礎(chǔ)上，分析并判定程序的語法結(jié)構(gòu)是否符合語法規(guī)則?？梢源致缘匕颜Z法分析分成兩類，一類是自上而下分析法，一類是自下而上分析法。自上而下，及從文法的開始符號出發(fā)，向下推導(dǎo)，推出句子。自上而下的分析法可以構(gòu)造一顆語法樹，把文法的開始符號當(dāng)成根節(jié)點依次遞歸推導(dǎo)產(chǎn)生。自下而上，就是從輸入串開始，逐步進(jìn)行規(guī)約，直至歸納到文法的開始符號，換種說法，也就是從語法樹的末端開始，逐步往上，直到根節(jié)點。自下而上的分析使用了“移近-規(guī)約法”，用一個寄存符號先進(jìn)后出棧，把輸入符號逐個移進(jìn)棧里，當(dāng)棧頂形成某個產(chǎn)生式的一個候選式時，再替換。

5 總結(jié)

編譯原理這門課研究的是編譯器方面產(chǎn)生原理和技術(shù)問題，為大學(xué)生本科階段的在計算機(jī)方面的學(xué)習(xí)提供了很好的基礎(chǔ)，使學(xué)生對編譯程序有了更深刻的理解。雖然編譯原理從本質(zhì)上來說只是一個算法問題而已，但當(dāng)其需解決的問題十分復(fù)雜時，其算法也相對復(fù)雜。與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課程相比，編譯原理這門課程講的是比較專注解決一種的算法。曾經(jīng)，編譯器的編寫一直被認(rèn)為是十分困難的事情，在人們嘗試編寫編譯器的同時，誕生了許多跟編譯相關(guān)的理論和技術(shù)，而這些理論和技術(shù)比一個實際的編譯器本身價值更大。

[1]陳火旺，劉春林，譚慶平，趙客佳，劉越.程序設(shè)計語言編譯原理.北京：國防工業(yè)出版社，2004

[2]王峰，張浩軍，閻娟，侯惠芳. 編譯原理課程教學(xué)中的詞法分析及其應(yīng)用[J].計算機(jī)教育, 2013 (17) .