[科普中国]-创建和编译源文件

简介

文件是指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元素的集合。一个文件必须要有一个文件名，它通常是由一串 ASCII 码或(和)汉字构成的， 名字的长度因系统不同而异。如在有的系统中把名字规定为 8 个字符，而在有的系统中又规定可用 14 个字符。此外，文件应具有自己的属性，属性可以包括：(1) 文件类型。(2) 文件长度。(3) 文件的物理位置。(4) 文件的建立时间。

创建和编译源文件是两个过程，首先创建一个新源文件，在这个过程中，文件创建者会定义文件的文件名及有关属性，系统为新源文件分配必要的外存空间；其次是用编译程序产生目标文件的动作。

源文件这是指由源程序和数据构成的文件。通常由终端或输入设备输入的源程序和数据所形成的文件都属于源文件。1它通常是由 ASCII 码或汉字所组成的。源文件是相对目标文件和可执行文件而言的。目标文件是指源文件经过编译程序产生的能被CPU直接识别二进制文件。可执行文件就是将目标文件连接后形成的可执行文件，当然也是二进制的。例如在C++的源代码文件分为两类：头文件(Headerfile)和源文件(Sourcecodefile)。头文件用于存放对类型定义、函数声明、全局变量声明等实体的声明，作为对外接口；而源程序文件存放类型的实现、函数体、全局变量定义。

编译编译(compilation , compile) 是利用编译程序从源语言编写的源程序产生目标程序的过程，一般通过编译程序来实现。将某一种程序设计语言写的程序翻译成等价的另一种语言的程序的程序，称之为编译程序(compiler)2。编译程序把一个源程序翻译成目标程序的工作过程分为五个阶段：词法分析；语法分析；语义检查和中间代码生成；代码优化；目标代码生成。主要是进行词法分析和语法分析，又称为源程序分析，分析过程中发现有语法错误，给出提示信息。

词法分析词法分析的任务是对由字符组成的单词进行处理，从左至右逐个字符地对源程序进行扫描，产生一个个的单词符号，把作为字符串的源程序改造成为单词符号串的中间程序。执行词法分析的程序称为词法分析程序或扫描器。

源程序中的单词符号经扫描器分析，一般产生二元式：单词种别；单词自身的值。单词种别通常用整数编码，如果一个种别只含一个单词符号，那么对这个单词符号，种别编码就完全代表它自身的值了。若一个种别含有许多个单词符号，那么，对于它的每个单词符号，除了给出种别编码以外，还应给出自身的值。

词法分析器一般来说有两种方法构造：手工构造和自动生成。手工构造可使用状态图进行工作，自动生成使用确定的有限自动机来实现。

语法分析编译程序的语法分析器以单词符号作为输入，分析单词符号串是否形成符合语法规则的语法单位，如表达式、赋值、循环等，最后看是否构成一个符合要求的程序，按该语言使用的语法规则分析检查每条语句是否有正确的逻辑结构，程序是最终的一个语法单位。编译程序的语法规则可用上下文无关文法来刻画。

语法分析的方法分为两种：自上而下分析法和自下而上分析法。自上而下就是从文法的开始符号出发，向下推导，推出句子。而自下而上分析法采用的是移进归约法，基本思想是：用一个寄存符号的先进后出栈，把输入符号一个一个地移进栈里，当栈顶形成某个产生式的一个候选式时，即把栈顶的这一部分归约成该产生式的左邻符号。

中间代码中间代码是源程序的一种内部表示，或称中间语言。中间代码的作用是可使编译程序的结构在逻辑上更为简单明确，特别是可使目标代码的优化比较容易实现中间代码，即为中间语言程序，中间语言的复杂性介于源程序语言和机器语言之间。中间语言有多种形式，常见的有逆波兰记号、四元式、三元式和树。

代码优化代码优化是指对程序进行多种等价变换，使得从变换后的程序出发，能生成更有效的目标代码。所谓等价，是指不改变程序的运行结果。所谓有效，主要指目标代码运行时间较短，以及占用的存储空间较小。这种变换称为优化。

有两类优化：一类是对语法分析后的中间代码进行优化，它不依赖于具体的计算机；另一类是在生成目标代码时进行的，它在很大程度上依赖于具体的计算机。对于前一类优化，根据它所涉及的程序范围可分为局部优化、循环优化和全局优化三个不同的级别。

目标代码目标代码生成是编译的最后一个阶段。目标代码生成器把语法分析后或优化后的中间代码变换成目标代码。目标代码有三种形式：

① 可以立即执行的机器语言代码，所有地址都重定位；

② 待装配的机器语言模块，当需要执行时，由连接装入程序把它们和某些运行程序连接起来，转换成能执行的机器语言代码；

③ 汇编语言代码，须经过汇编程序汇编后，成为可执行的机器语言代码。

目标代码生成阶段应考虑直接影响到目标代码速度的三个问题：一是如何生成较短的目标代码；二是如何充分利用计算机中的寄存器，减少目标代码访问存储单元的次数；三是如何充分利用计算机指令系统的特点，以提高目标代码的质量。