編譯器中的數據結構

Ⅰ 編譯原理的數據結構

編譯原理一直是計算機學習的必修課.
當然，由編譯器的階段使用的演算法與支持這些階段的數據結構之間的交互是非常強大的。編譯器的編寫者盡可能有效實施這些方法且不引起復雜性。理想的情況是：與程序大小成線性比例的時間內編譯器，換言之就是，在0 （ n ）時間內，n是程序大小的度量（通常是字元數）。本節將講述一些主要的數據結構，它們是其操作部分階段所需要的，並用來在階段中交流信息。 臨時文件（temporary file）：計算機過去一直未能在編譯器時將整個程序保留在存儲器中。這一問題已經通過使用臨時文件來保存翻譯時中間步驟的結果或通過「匆忙地」編譯（也就是只保留源程序早期部分的足夠信息用以處理翻譯）解決了。存儲器的限制現在也只是一個小問題了，現在可以將整個編譯單元放在存儲器之中，特別是在可以分別編譯的語言中時。但是偶爾還是會發現需要在某些運行步驟中生成中間文件。其中典型的是代碼生成時需要反填（backpatch）地址。例如，當翻譯如下的條件語句時 if x = 0 then ... else ... 在知道else部分代碼的位置之前必須由文本跳到else部分：
CMP X,0 JNE NEXT ;;
location of NEXT not yet known < code for then-part > NEXT : < code for else-part >
通常，必須為NEXT的值留出一個空格，一旦知道該值後就會將該空格填上，利用臨時文件可以很容易地做到這一點。
如果想利用上面的編譯原理開發一套屬於自己的編程語言，或者想在一個產品中嵌入編程語言，可以參考zengl開源網開發的zengl編程語言，該編程語言為國人使用C語言開發，裡麵包含兩個部分，一個是編譯器，一個是解釋執行中間代碼的虛擬機。編譯器包含了詞法掃描，語法分析，中間代碼輸出等，虛擬機則類似JAVA一樣解釋執行中間代碼。作者將所有的版本都公布出來，好讓讀者可以由淺入深的做研究，並且為了證明該編程語言的實用性，還結合SDL游戲開發庫開發了一款圖形界面和命令行界面的21點撲克小游戲 。
zengl編程語言目前適用平台為windows和linux (最開始在Linux下使用gcc開發，後來移植到windows平台)

Ⅱ 定義語法樹和符號表的數據結構

為了維持靜態作用域的程序里各個名字的軌跡，編譯器需要依靠一種稱為符號表的數據結構。從最基本的層次上看，符號表就是一個字典：它把名字映射到編譯器已知的有關信息。這里最基本的操作是把一個新映射關系（名字對象約束）放入表裡，以及（非破壞性的）用一個給定名字去提取映射下的信息，以後我們把

這兩個操作分別稱為insert和lookup。大部分語言里的靜態作用域規則還提出了另外的復雜性，它們要求在程序里的不同部分有不同的引用環境。為了處理作用域規則，我們可能希望簡單增加一個remove操作。由於編譯器在語義分析階段要從頭到尾掃描代碼，這樣它就可以在某個作用域開始時插入新約束，在作用域最後撤銷它們。但是，存在一些因素使這種直接做法並不實際。

¨ 在許多有著嵌套作用域的語言里，內層聲明的效果可以遮蔽外層聲明，這就意味著符號表必須有能力為一個給定名字保存任意數目的映射。lookup操作必須返回最內層的映射，到作用域結束時還必須使外層映射重新變成可見的。

¨ 類Algol語言里的記錄（結構）具有某種作用域性質，但卻又不享有作用域那樣的良好嵌套結構。當語義分析器看到一個記錄聲明時，它就必須記下各個記錄域的名字（它們也是遞歸的，因為記錄可以嵌套）。在這種聲明結束時，各個域的名字又必須變成不可見的。然而，在此之後，一旦這一記錄類型的某個變數出現在程序的正文里（例如在my_rec.field_name），在引用中位於圓點之後的部分，這些域名又必須立即重新變成可見的。在Pascal和另一些有with語句的語言里，記錄域的名字還應該在多個語句的上下文里變成可見的。

¨ 某些時候一些名字有可能在它們被聲明之前使用，即使在類Algol語言里情況也如此。舉例說，Algol 60和Algol 68都允許標號的向前引用。Pascal避免了這種情況，它要求標號必須在作用域開始處聲明，但還是允許指針聲明的向前引用：

type

Ⅲ Anders Hejlsberg講解現代編譯器構造

Anders Hejlsberg講解現代編譯器構造時，主要涵蓋了以下要點：

1. 編譯器的基本概念：

   • 編譯器是將高級語言轉換為機器代碼的工具。

2. 編譯器的各個階段：

   • 詞法分析：將源代碼轉換為一系列的詞法單元。
   • 語法分析：根據語法規則，將詞法單元組織成語法樹。
   • 語義分析：檢查語法樹的語義正確性，如類型檢查。
   • 優化：對語法樹或中間代碼進行優化，以提高代碼的運行效率。
   • 代碼生成：將優化後的中間代碼轉換為目標機器的機器代碼。

3. 編譯器的核心組件：

   • 詞法分析器：負責詞法分析階段。
   • 語法分析器：負責語法分析階段。
   • 語義分析器：負責語義分析階段。
   • 代碼生成器：負責代碼生成階段。

4. 編譯器優化的重要性：

   • Hejlsberg強調了優化在提高代碼運行效率方面的重要性，並講解了優化技術。

5. 實際代碼實現與構建編譯器：

   • Hejlsberg以一個開源項目為例，展示了如何使用現代工具和技術構建一個編譯器。
   • 他強調了學習現代編譯器構造的實際意義和價值。

6. 關鍵詞「token」的作用：

   • Hejlsberg解釋了「token」在編譯器中的作用，它是詞法分析階段的重要輸出。

7. Lisp語言作為示例：

   • Hejlsberg使用Lisp語言作為示例，來說明編譯器如何處理復雜的數據結構。

Hejlsberg的講解深入淺出，既有理論知識的傳授，又有實際操作的指導，使得觀眾對現代編譯器構造有了更全面的理解。