C#如何編譯程序

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C#編譯程序

在談及C#編譯程序之前，我們了解一點：計算機不能直接理解高級語言，只能直接理解機器語言，所以必須要把高級語言翻譯成機器語言，計算機才能執(zhí)行高級語言編寫的程序。翻譯的方式有兩種，一個是編譯，一個是解釋。

兩種方式只是翻譯的時間不同。編譯型語言寫的程序執(zhí)行之前，需要一個專門的編譯過程，把程序編譯成為機器語言的文件，比如exe（com）文件，以后要運行的話就不用重新翻譯了，直接使用編譯的結果就行了（exe文件）。

C#編譯階段如下：

C#編譯程序把一個C#源程序翻譯成目標程序的工作過程分為五個階段：1、詞法分析；2、語法分析；3、中間代碼生成；4、代碼優(yōu)化；5、目標代碼生成。主要是進行詞法分析和語法分析，又稱為源程序分析，分析過程中發(fā)現(xiàn)有語法錯誤，給出提示信息。

1、詞法分析

詞法分析的任務是對由字符組成的單詞進行處理，從左至右逐個字符地對源程序進行掃描，產(chǎn)生一個個的單詞符號，把作為字符串的源程序改造成為單詞符號串的中間程序。執(zhí)行詞法分析的程序稱為詞法分析程序或掃描器。

源程序中的單詞符號經(jīng)掃描器分析，一般產(chǎn)生二元式：單詞種別；單詞自身的值。單詞種別通常用整數(shù)編碼，如果一個種別只含一個單詞符號，那么對這個單詞符號，種別編碼就完全代表它自身的值了。若一個種別含有許多個單詞符號，那么，對于它的每個單詞符號，除了給出種別編碼以外，還應給出自身的值。

詞法分析器一般來說有兩種方法構造：手工構造和自動生成。手工構造可使用狀態(tài)圖進行工作，自動生成使用確定的有限自動機來實現(xiàn)。

2、語法分析

編譯程序的語法分析器以單詞符號作為輸入，分析單詞符號串是否形成符合語法規(guī)則的語法單位，如表達式、賦值、循環(huán)等，***看是否構成一個符合要求的程序，按該語言使用的語法規(guī)則分析檢查每條語句是否有正確的邏輯結構，程序是最終的一個語法單位。編譯程序的語法規(guī)則可用上下文無關文法來刻畫。

語法分析的方法分為兩種：自上而下分析法和自下而上分析法。自上而下就是從文法的開始符號出發(fā)，向下推導，推出句子。而自下而上分析法采用的是移進歸約法，基本思想是：用一個寄存符號的先進后出棧，把輸入符號一個一個地移進棧里，當棧頂形成某個產(chǎn)生式的一個候選式時，即把棧頂?shù)倪@一部分歸約成該產(chǎn)生式的左鄰符號。

3、中間代碼生成

中間代碼是源程序的一種內部表示，或稱中間語言。中間代碼的作用是可使編譯程序的結構在邏輯上更為簡單明確，特別是可使目標代碼的優(yōu)化比較容易實現(xiàn)。中間代碼即為中間語言程序，中間語言的復雜性介于源程序語言和機器語言之間。中間語言有多種形式，常見的有逆波蘭記號、四元式、三元式和樹。

4、代碼優(yōu)化

代碼優(yōu)化是指對程序進行多種等價變換，使得從變換后的程序出發(fā)，能生成更有效的目標代碼。所謂等價，是指不改變程序的運行結果。所謂有效，主要指目標代碼運行時間較短，以及占用的存儲空間較小。這種變換稱為優(yōu)化。

有兩類優(yōu)化：一類是對語法分析后的中間代碼進行優(yōu)化，它不依賴于具體的計算機；另一類是在生成目標代碼時進行的，它在很大程度上依賴于具體的計算機。對于前一類優(yōu)化，根據(jù)它所涉及的程序范圍可分為局部優(yōu)化、循環(huán)優(yōu)化和全局優(yōu)化三個不同的級別。

5、目標代碼生成

目標代碼生成是編譯的***一個階段。目標代碼生成器把語法分析后或優(yōu)化后的中間代碼變換成目標代碼。

目標代碼生成階段應考慮直接影響到目標代碼速度的三個問題：一是如何生成較短的目標代碼；二是如何充分利用計算機中的寄存器，減少目標代碼訪問存儲單元的次數(shù)；三是如何充分利用計算機指令系統(tǒng)的特點，以提高目標代碼的質量。

6、表格管理程序

編譯過程中源程序的各種信息被保留在種種不同的表格，編譯各階段的工作都涉及到構造、查找、或更新有關的表格。

7、出錯處理程序

如果編譯過程中發(fā)現(xiàn)源程序有錯誤，編譯程序應報告錯誤的性質和錯誤的發(fā)生的地點，并且將錯誤所造成的影響限制在盡可能小的范圍內，使得源程序的其余部分能繼續(xù)被編譯下去。

這也是一般的編譯語言的編譯過程，但要注意的是C#有一個特殊的地方，那就是C#可以先編譯成TL文件，將代碼編譯成中間代碼（IL）既不是源程序也不是cpu指令，程序運行時JIT將IL翻譯成本地cpu指令再執(zhí)行，由于編譯的是中間語言，因此速度比一般的解釋性語言要快。

JAVA也有這個特性，java程序也需要編譯，但是沒有直接編譯稱為機器語言，而是編譯稱為字節(jié)碼，然后用解釋方式執(zhí)行字節(jié)碼。

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