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编译原理及实践 编译器是将一种语言翻译为另一种语言的计算机程序。编译器将源程序（source language）编写的程序作为输入，而产生用目标语言（target language）编写的等价程序。通常地，源程序为高级语言（high-level language），如 C 或 C++，而目标语言则是目标机器的目标代码（object code），也就是写在计算机机器指令中的用于运行的代码。 编译器是一个相当复杂的程序，其代码的长度可从 10,000 行到 1,000,000 行不等。编写甚至读懂这样的一个程序都非易事，大多数的计算机科学家和专业人员也从来没有编写过一个完整的编译器。但是，几乎所有形式的计算均要用到编译器，而且任何一个与计算机打交道的专业人员都应掌握编译器的基本结构和操作。 编译器的历史可以追溯到 20 世纪 40 年代，由于冯·诺伊曼在存储-程序计算机方面的先锋作用，编写一串代码或程序已成必要，这样计算机就可以执行所需的计算。开始时，这些程序都是用机器语言（machine language）编写的。机器语言就是表示机器实际操作的数字代码，例如：C7 06 0000 0002 表示在 IBM PC 上使用的 Intel 8x86 处理器将数字 2 移至地址 0 0 0 0（16 进制）的指令。 当然，编写这样的代码是十分费时和乏味的，这种代码形式很快就被汇编语言（assembly language）代替了。在汇编语言中，都是以符号形式给出指令和存储地址的。例如，汇编语言指令 MOV X, 2 就与前面的机器指令等价（假设符号存储地址 X 是 0 0 0 0）。汇编程序（assembler）将汇编语言的符号代码和存储地址翻译成与机器语言相对应的数字代码。 汇编语言大大提高了编程的速度和准确度，人们至今仍在使用着它，在编码需要极快的速度和极高的简洁程度时尤为如此。但是，汇编语言也有许多缺点：编写起来也不容易，阅读和理解很难；而且汇编语言的编写严格依赖于特定的机器，所以为一台计算机编写的代码在应用于另一台计算机时必须完全重写。 很明显，发展编程技术的下一个重要步骤就是以一个更类似于数学定义或自然语言的简洁形式来编写程序的操作，它应与任何机器都无关，而且也可由一个程序翻译为可执行的代码。例如，前面的汇编语言代码可以写成一个简洁的与机器无关的形式 x = 2。 在本书中，我们将讨论编译器的基本结构和操作，以及编译器在实践中的应用。我们还将讨论编译器设计的基本原则和技术，包括自动机原理、翻译步骤、数据结构和语言设计等方面的知识。 编译器的结构可以分为三个主要部分：词法分析、语法分析和代码生成。在词法分析阶段，编译器将源程序的字符流转换为一个符号流。在语法分析阶段，编译器将符号流转换为一个抽象语法树。在代码生成阶段，编译器将抽象语法树转换为目标语言的代码。 在编译器设计中，自动机原理是一个非常重要的概念。自动机原理是研究自动机的理论和方法的学科，自动机是可以根据一定的规则和状态来执行操作的机器。自动机原理是编译器设计的基础，因为编译器需要根据一定的规则和状态来翻译源程序。 在编译器设计中，还需要考虑到翻译步骤的问题。翻译步骤是指编译器将源程序翻译为目标语言的过程。在这个过程中，编译器需要对源程序进行词法分析、语法分析和语义分析，然后将源程序翻译为目标语言。 数据结构是编译器设计的另一个重要方面。数据结构是指编译器用来存储和处理数据的方式。在编译器设计中，需要选择适合的数据结构来存储和处理源程序和目标程序。 语言设计是编译器设计的最后一个重要方面。语言设计是指设计和实现编译器的语言结构和语法规则的过程。在这个过程中，需要考虑到语言的语法、词法和语义等方面的规则和约束。 在本书中，我们还将讨论编译器设计中的其他问题，例如自举和移植的问题。在自举问题中，需要考虑到编译器如何使用自己的语言来编译自己。在移植问题中，需要考虑到编译器如何在不同的机器和操作系统上运行。 本书将为读者提供一个系统的编译器设计的知识体系，包括编译器的基本结构和操作、自动机原理、翻译步骤、数据结构和语言设计等方面的知识。