编译原理答案

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1、编译原理答案（前三章）第 1章引论 第 1题 解释下列术语 答案：（1）编译程序：如果源语言为高级语言，目标语言为某台 计算机上的汇编语言或机器语 言，则此翻译程序称为编译程序。2）源程序：源语言编写的程序称为源程序。3）目标程序：目标语言书写的程序称为目标程序。4）编译程序的前端：它由这样一些阶段组成：这些阶段 的工作主要依赖于源语言而与 目标机无关。通常前端包括词法分析、语法分析、语义分析 和中间代码生成这些阶 段，某些优化工作也可在前端做，也包括与前端每个阶段相 关的出错处理工作和符 号表管理等工作。5）后端：指那些依赖于目标机而一般不依赖源语言，只 与中间代码有关的那些阶段， 即目标代

2、码生成，以及相关出错处理和符号表操作。6）遍：是对源程序或其等价的中间语言程序从头到尾扫 视并完成规定任务的过程。第 2题 一个典型的编译程序通常由哪些部分组成？各部分的主要功 能是什么？并画出编译程 序的总体结构图。答案： 一个典型的编译程序通常包含 8个组成部分，它们是词 法分析程序、语法分析程序、语 义分析程序、中间代码生成程序、中间代码优化程序、目标 代码生成程序、表格管理程序和 错误处理程序。其各部分的主要功能简述如下。词法分析程序：输人源程序，拼单词、检查单词和分析 单词，输出单词的机内表达形式。语法分析程序：检查源程序中存在的形式语法错误，输 出错误处理信息。 语义分析程序：进行

3、语义检查和分析语义信息，并把分 析的结果保存到各类语义信息表中。中间代码生成程序：按照语义规则，将语法分析程序分 析出的语法单位转换成一定形式 的中间语言代码，如三元式或四元式。中间代码优化程序：为了产生高质量的目标代码，对中 间代码进行等价变换处理。 目标代码生成程序：将优化后的中间代码程序转换成目标代 码程序。 表格管理程序：负责建立、填写和查找等一系列表格工 作。表格的作用是记录源程序的 各类信息和编译各阶段的进展情况，编译的每个阶段所需信 息多数都从表格中读取，产生的 中间结果都记录在相应的表格中。可以说整个编译过程就是 造表、查表的工作过程。需要指 出的是，这里的“表格管理程序”并不

4、意味着它就是一个独 立的表格管理模块，而是指编译 程序具有的表格管理功能。错误处理程序：处理和校正源程序中存在的词法、语法 和语义错误。当编译程序发现源 程序中的错误时，错误处理程序负责报告出错的位置和错误 性质等信息，同时对发现的错误 进行适当的校正（修复），目的是使编译程序能够继续向下进 行分析和处理。注意：如果问编译程序有哪些主要构成成分，只要回答六部 分就可以。如果搞不清楚，就回答八部分。第 3题 何谓翻译程序、编译程序和解释程序？它们三者之间有何种 关系？答案：翻译程序是指将用某种语言编写的程序转换成另一种语言形式的程序的程序，如编译程 序和汇编程序等。编译程序是把用高级语言编写的源

5、程序转换（加工）成 与之等价的另一种用低级语言编 写的目标程序的翻译程序。解释程序是解释、执行高级语言源程序的程序。解释方式一般分为两种：一种方式是， 源程序功能的实现完全由解释程序承担和完成，即每读出源 程序的一条语句的第一个单词， 则依据这个单词把控制转移到实现这条语句功能的程序部 分，该部分负责完成这条语句的功能的实现，完成后返回到解释程序的总控部分再读人下一条 语句继续进行解释、执行，如此 反复；另一种方式是，一边翻译一边执行，即每读出源程序 的一条语句，解释程序就将其翻 译成一段机器指令并执行之，然后再读人下一条语句继续进 行解释、执行，如此反复。无论 是哪种方式，其加工结果都是源程

6、序的执行结果。目前很多 解释程序采取上述两种方式的综 合实现方案，即先把源程序翻译成较容易解释执行的某种中 间代码程序，然后集中解释执行 中间代码程序，最后得到运行结果。广义上讲，编译程序和解释程序都属于翻译程序，但它们的翻译方式不同，解释程序是 边翻译(解释)边执行，不产生目标代码，输出源程序的运 行结果。而编译程序只负责把源 程序翻译成目标程序，输出与源程序等价的目标程序，而目 标程序的执行任务由操作系统来 完成，即只翻译不执行。第 4题 对下列错误信息，请指出可能是编译的哪个阶段(词法分析 语法分析、语义分析、 代码生成)报告的。(1) else没有匹配的if(2) 数组下标越界(3)

7、使用的函数没有定义(4) 在数中出现非数字字符 答案：(1) 语法分析(2) 语义分析(3) 语法分析(4) 词法分析 第 5题 编译程序大致有哪几种开发技术？ 答案：(1)自编译：用某一高级语言书写其本身的编译程序。(2) 交叉编译：A机器上的编译程序能产生B机器上的目(3) 自展：首先确定一个非常简单的核心语言L0,用机器 语言或汇编语言书写出它的编译程序T0,再把语言L0扩充到L1,此时L0u L1，并用L0 编写L1的编译程序T1，再把语言L1扩充为L2,有L1u L2，并用L1编写L2的编译程,如此逐步扩展下去,好似滚雪球一样,直到我们所要求的编译程序。(4) 移植：将A机器上的某高

8、级语言的编译程序搬到B机 器上运行。第6题 计算机执行用高级语言编写的程序有哪些途径?它们之间的 主要区别是什么?答案：计算机执行用高级语言编写的程序主要途径有两种,即解释 与编译。像Basic之类的语言，属于解释型的高级语言。它们的特点是计算机并不事先对高级语将其变为机器代码,而是每读入一条高级语句,就用解释器将其翻译为一条机器代码,予以执行,然后再读入下一条高级语句,翻译为机器代码,再执行,如此反复。总而言之，是边翻译边执行。像C, Pascal之类的语言，属于编译型的高级语言。它们的 特点是计算机事先对高级语言进行全盘翻译，将其全部变为机器代码，再统一执行，即 编译型的高级语言比解释型的

9、高级语言更快。先翻译，后执行。从速度上看，第 2 章 PL/0 编译程序的实现第1题PL/0 语言允许过程嵌套定义和递归调用，试问它的编译程序 如何解决运行时的存储管 理。答案：PL/0 语言允许过程嵌套定义和递归调用，它的编译程序在运 行时采用了栈式动态存储管理。（数组CODE存放的只读目标程序，它在运行时不改 变。）运行时的数据区S是由 解释程序定义的一维整型数组，解释执行时对数据空间S的 管理遵循后进先出规则，当每 个过程（包括主程序）被调用时，才分配数据空间，退出过程 时，则所分配的数据空间被释放。应用动态链和静态链的方式分别解决递归调用和非局部变量 的引用问题。第2题若PL/0编译程

10、序运行时的存储分配策略采用栈式动态分配, 并用动态链和静态链的方式分别解决递归调用和非局部变量的引用问题，试写出下列 程序执行到赋值语句b : =10时运行栈的布局示意图。 答案：程序执行到赋值语句 b: =10 时运行栈的布局示意图为：写出题 2 中当程序编译到 r 的过程体时的名字表 table 的 内容。答案：题 2 中当程序编译到 r 的过程体时的名字表 table 的内容 为：namekindlevel-valadrsizeXvariable0dxyvariable0pprocedure0过程F的入【1特填avariable1dxqprocedure1过程q的入,4sprocedur

11、e1过程的入匸丨待填、cvariable2dxdvariable2dxIprocedure2过程的入匸丨evariable3血fvariable3ds+1注意：q和s是并列的过程，所以q定义的变量b被覆盖。第 4题指出栈顶指针T,DL,静态链指针SL与返回地址RA的用途。答案：栈顶指针T,最新活动记录基地址指针B,动态链指针DL，静态链指针SL与返回地址RA的用途说明如下：T：栈顶寄存器T指出了当前栈中最新分配的单元（T也是 数组S的下标）。B：基址寄存器，指向每个过程被调用时，在数据区S中给它分配的数据段起始地址,也称基地址。SL：静态链，指向定义该过程的直接外过程（或主程序）运行时最新数据

12、段的基地址，用以引用非局部（包围它的过程）变量时，寻找该变量的地 址。DL：动态链，指向调用该过程前正在运行过程的数据段基地 址，用以过程执行结束释放数据空间时，恢复调用该过程前运行栈的状态。RA：返回地址，记录调用该过程时目标程序的断点，即调用 过程指令的下一条指令的 地址，用以过程执行结束后返回调用过程时的下一条指令继 续执行。在每个过程被调用时在栈顶分配 3个联系单元，用以存放SL，DL， RA。第5题PL/0 编译程序所产生的目标代码是一种假想栈式计算机的 汇编语言，请说明该汇编语 言中下列指令各自的功能和所完成的操作。(1)(2)(3)答案：INT 0 AOPR 0 0CAL L A

13、PL/0 编译程序所产生的目标代码中有3 条非常重要的特殊 指令，这3条指令在code中的位置和功能以及所完成的操作说明如下：INT 0 A在过程目标程序的入口处，开辟A个单元的数据段。A为局部变量的个数+3。OPR 0 0 在过程目标程序的出口处，释放数据段(退栈)，恢复调用该 过程前正在运行的过程的数据段基址寄存器B和栈顶寄存器T的值，并将返回地址送 到指令地址寄存器P中，以使 调用前的程序从断点开始继续执行。CAL L A 调用过程，完成填写静态链、动态链、返回地址，给出被调 用过程的基地址值，送入基址寄存器B中，目标程序的入口地址A的值送指令地址寄存 器P中，使指令从A开始执行。第6题

14、给出对PL/O语言作如下功能扩充时的语法图和EBNF的 语法描述。(1) 扩充条件语句的功能使其为：if条件then语句else语句(2) 扩充repeat语句为：repeat语句；语句until条件答案：对PL/0语言作如下功能扩充时的语法图和EBNF的语法 描述如下：(1) 扩充条件语句的语法图为：EBNF的语法描述为：条件语句：=if条件then 语句else语句(2) 扩充 repeat 语句的语法图为：EBNF的语法描述为：重复语句：:=repeat语句 ；语句until条件第 3 章 文法和语言第 1 题文法G=(A,B,S,a,b,c,P,S)其中 P 为：SAc|aBAabBb

15、c写出L(GS)的全部元素。答案：L(GS)=abc第 2 题文法GN为：ND|NDDf0|l|2|3|4|5|6|7|8|9GN的语言是什么？答案：GN的语言是 V+。V=0,l,2,3,4,5,6,7,8, 9N=ND=NDD =NDDDD.D=DD或者：允许0开头的非负整数？ 第3题为只包含数字、加号和减号的表达式，例如 9-25，3-17等构造一个文法。答案：GS:S-S+D|S-D|DD-0|1|2|3|4|5|6|7|8|9第4题已知文法GZ：ZaZb|ab写出L(GZ)的全部元素。答案：Z=aZb=aaZbb=aaa.Z.bbb= aaa.ab.bbbL(GZ)=a b |n=1

16、nn第5 题写一文法，使其语言是偶正整数的集合。要求：(1) 允许0 打头；(2)不允许0 打头。U表迂式Av表达式 -hX!ii) H表达式+：圉于:“Y表达式+i)因子+和(i+i)答案；(1)允许0开头的偶正擊数集合的文法EtNT|DTNT|DN-D1|3|5|7|9D-|2|4|68Q)不允许0开头的偶正藝数蕖合的文法EtNT|DT-FT|GN-D1|3|5|7|9D-2|4|6|SF-N|OG-D|O第6题已知文法G：表达式:=项I 表达式+v项V项:=因子I V项*因子v因子:=(V表达式)1 i试给出下述表达式的推导及语法树。(5) i+(i+i)(6) i+i*i(5)弍表达式

17、=x表达式=x表达式a斗c因子A=:y表达武斗=表达武4=x达武斗=x表达武4=x表达或4=表达武4=x表达武斗=x-h (i+i=因子4=i+ (i-Pi第7题V表达6） v表达式=x表达式=x表达式+因子=x 表达式 a+=x 表达 +*i=x 表达=i+i*iV表达式A強I子A证明下述文法G表达式是二义的。表达式：=a|（表达式）|表达式运算符表达 式运算符：=+|-|*|/答案：可為句子3+a*a构造两个不同的最右推导：最右椎导1 （表达式 = 表达式）运算符）（表迖式）=表达式（运算符 a= （表达式 *a= f表达式（运算符（表达式 *a=（表达式起算帶a*an （表达式 -丑4今

18、 a - a * a最右椎导2 （表达式 = 表达式）（运算符）表达式）耳（表达式（运算符（表达式运算符（表达式=表达置（运算符（表达式（运算符a=表达置（运算符（表达式 *a= （表达式（运算符a*a=表达式）-呂4=a - a * a第8题 文法GS为:SAc|aBAabBbc 该文法是否为二义的？为什么？答案：对于串abc(1) S=Ac=abc (2)S=aB=abc 即存在两不同的最右推导。所以，该文法是二义的。 或者：对输入字符串abc,能构造两棵不同的语法树，所以它是二 义的。BaA第9 题 考虑下面上下文无关文法SSS*ISS+la(1) 表明通过此文法如何生成串aa+a*,并

19、为该串构造语法树。GS的语言是什么?答案：此文法生成串aa+a*的最右推导如下S=SS*=SS*=Sa*=SS+a*=Sa+a*=aa+a*(2) 该文法生成的语言是：*和+的后缀表达式，即逆波兰式。 第10题文法 SS(S)S| &(1) 生成的语言是什么？(2) 该文法是二义的吗？说明理由。答案：(1) 嵌套的括号(2) 是二义的，因为对于()()可以构造两棵不同的语 法树。第11 题令文法GE为：EtT|E+T|E-TTF|T*F|T/FF(E)|i证明 E+T*F 是它的一个句型，指出这个句型的所有短语、 直接短语和句柄。此句型对应语法树如右，故为此文法一个句型。或者：因为存在推导序列

20、：E=E+T=E+T*F，所 以E+T*F句型此句型相对于E的短语有:E+T*F；相对于T的短语有T*F直接短语为：T*F句柄为：T*F第13题一个上下文无关文法生成句子 abbaa 的推导树如下(1) 给出串abbaa最左推导、最右推导。(2) 该文法的产生式集合P可能有哪些元素？(3) 找出该句子的所有短语、直接短语、句柄。答案：(1)串abbaa最左推导：S=ABS=aBS=aSBBS=aBBS=abBS=abbS=abbAa=abbaal=JS=ABS=ABAa=ABaa=ASBBaa=ASBbaa=ASbbaa=Abbaa=abbaa(2) 产生式有：SABS |Aa| Aa BSB

21、B|b可能元素有： aa ab abbaa aaabbaa (3) 该句子的短语有：a是相对A的短语是相对S的短语b是相对B的短语 bb是相对B的短语aa是相对S的短语a & bbaa是相对S的短语 直接短语有：a b 句柄是：a第14题 给出生成下述语言的上下文无关文法： 第16 题给出生成下述语言的三型文法：(1)an|n =0 (2) a b |n,m=1 nm(3) a b c |n,m,k=0 n m k答案：(1) SaS| fSaAA-aA|BA-aA|BB-bBCC-*C|e第17题习题7和习题11中的文法等价吗？(1) anbnambm| n，m=0(2) 1n0m 1m0n

22、| n，m=0(3) WaWr|W 属于0|a*，Wr 表示W 的逆 答案：(1)SfAAAaAbl e(2)STS0|AATA1| e(3)Sf0S0|lSl| e答案：等价。第18 题解释下列术语和概念：(1) 字母表(2) 串、字和句子(3) 语言、语法和语义 答案：(1)字母表：是一个非空有穷集合 (2)串：符号的有穷序列。字：字母表中的元素。j =* it丁 i m a l i-r -v 句于：如果Z匚壬 x.x EV*T 则称x是文法G的一个句子。3)语言：它是由句子组成的集合，是由一组记号所构成的集合。程序设计的语言就是所 有该语言的程序的全体。语言可以看成在一个基本符号集上 定义的，按一定规 则构成的一切基本符号串组成的集合。 语法：表示构成语言句子的各个记号之间的组合规律。程序 的结构或形式。语义：表示按照各种表示方法所表示的各个记号的特定含义 语言所代表的含义。