NumPy

编译过程

一、程序编译过程

• 词法分析
• 语法分析
• 中间代码产生
• 优化
• 目标代码生成

1、词法分析

任务：输入源程序，对构成源程序的字符串进行扫描分解，识别出一个个单词

原则：构词规则

描述工具：正规式，有限自动机

例如：For 保留字 、 i 标识符 、 = 运算符 、 1 常整数

2、语法分析

任务： 在词法分析基础上，根据语法规则判断组合后能否组成一句话

原则： 语法规则

描述工具： 上下文无关文法

3、中间代码产生：

任务： 对各类不同语法范畴按语义进行初步翻译

原则：语义规则

中间代码： 三元是、四元式、树形结构

例如：

Z := X+0.1*Y 转化为四元式：

(1) * 0.1 Y T1

(2) + X T1 T2

(3) := T2 _ Z

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看像不像JVM底层的字节码执行过程？

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4、优化

任务：对前阶段产生的中间代码进行加工变换，以期在最后阶段产生更高效的中间代码

原则：程序的等价变换规则（例如：在底层，会把乘法运算变为加法运算，因为加法比乘法更快）

5、目标代码产生

任务：把中间代码变成特定机器上的目标代码

依赖于硬件结构和机器指令的含义

三种形式：

• 绝对指令代码：可直接运行
• 可重定位指令代码：需要连接、装配
• 汇编指令代码：需要汇编

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是不是有点像JVM的类加载过程？

回顾一下类加载过程：

• 加载： 读入字节码文件
• 验证： 确保安全
• 准备： 分配内存，设置初始值
• 解析： 1. 静态链接：程序加载期将符号引用改为直接引用

  2. 动态链接：程序运行期……

• 初始化：对类的静态变量初始化为指定的值，执行静态代码块。

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二、编译程序的逻辑结构

三、表格与表格管理

常见表格：符号名表、常数表、标号表、入口名表、过程引用表

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像不像JVM里面的栈帧

栈帧里面有：

• 局部变量表–>符号名表
• 操作数栈–>常数表
• 动态链接–>过程引用表
• 方法出口–>入口名表

（可能不太准确，但这真的很巧很类似）

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四、出错处理

发现源程序错误，把有关错误信息报告给用户。

五、遍

对源程序的中间结果从头到尾扫描一次，并作有关的加工处理，生成新的中间结果或目标程序。

每遍由从外存上获取前一遍工作结果开始，完成工作后，把结果存在外存上，每遍工作完成后所占用的存储空间大部分被释放。

link：生成可重定位代码，运行时要连接成绝对指令代码。

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这里像不像方法出口？

遍的意思是：例如把词法分析、语法分析执行完后，返回值存储下来，是一遍，然后再继续下面的内容。

想一下方法出口，就是执行完一个方法后，又回到主方法中的原来的位置，然后再往下执行其他方法。

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六、编译前端与后端

源语言–（前端）–>中间语言–（后端）–>目标语言

编译前端：与源语言有关，与机器无关：词性分析、语法分析、语义分析、中间代码产生

编译后端：与目标机有关：优化、目标代码产生。

高级程序语言简介

一、参数传递

模块之间参数传递三种方式：

• 传地址
• 传值
• 传名

二、存储管理

1. 静态存储分配:编译时就安排好目标程序运行时全部数据空间，并能确定每个数据项目的单元地址

2. 动态存储分配：如果允许递归和可变数据结构，必须动态分配：

   栈：整个程序数据空间安排在一个栈中
   堆：允许自由的申请和退还空间

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