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  第20题      
  知识点:   解释程序基本原理   程序设计   程序设计语言
  关键词:   编译   程序设计语言   程序设计   语言        章/节:   计算机软件基础知识       

 
以下关于高级程序设计语言实现的编译和解释方式的叙述中,正确的是(20)。
 
 
  A.  编译程序不参与用户程序的运行控制,而解释程序则参与
 
  B.  编译程序可以用高级语言编写,而解释程序只能用汇编语言编写
 
  C.  编译方式处理源程序时不进行优化,而解释方式则进行优化
 
  D.  编译方式不生成源程序的目标程序,而解释方式则生成
 
 
 

 
  第22题    2016年上半年  
   58%
将高级语言源程序先转化为一种中间代码是现代编译器的常见处理方式。常用的中间代码有后缀式、(22)、树等。
  第21题    2017年上半年  
   56%
在仅由字符a、b构成的所有字符串中,其中以b结尾的字符串集合可用正规式表示为( )。
  第22题    2017年上半年  
   45%
在以阶段划分的编译中,判断程序语句的形式是否正确属于( ) 阶段的工作。
   知识点讲解    
   · 解释程序基本原理    · 程序设计    · 程序设计语言
 
       解释程序基本原理
        解释程序是另一种语言处理程序,在词法、语法和语义分析方面与编译程序的工作原理基本相同,但是在运行用户程序时,它直接执行源程序或源程序的中间表示。因此,解释程序不产生源程序的目标程序,这是它和编译程序的主要区别。下图显示了解释程序实现高级语言的三种方式。
        
        解释器类型示意图
        源程序被直接解释执行的处理方式如上图中的标记A所示。这种解释程序对源程序进行逐个字符的检查,进行词法、语法分析和语义分析后就执行程序语句规定的动作。例如,如果扫描到符号序列:
        
        解释程序就开始搜索源程序中标号L的定义位置(即L后面紧跟冒号“:”的语句位置)。这类解释程序通过反复扫描源程序来实现程序的运行,运行效率很低。
        解释程序也可以先将源程序翻译成某种中间代码形式,然后对中间代码进行解释来实现用户程序的运行,这种翻译方式如下图中的标记B和C所示。通常,在中间代码和高级语言的语句间存在一一对应的关系。APL和SNOBOL4的很多实现就采用这种方法。解释方式B和C的不同之处在于中间代码的级别,在方式C下,解释程序采用的中间代码更接近于机器语言。在这种实现方案中,高级语言和低级中间代码间存在着1:n的对应关系。Pascal-P解释系统是这类解释程序的一个实例,它在词法分析、语法分析和语义基础上,先将源程序翻译成P-代码,再由一个非常简单的解释程序来解释执行这种P-代码。这类系统具有比较好的可移植性。
        
        解释器类型示意图
               解释程序的基本结构
               解释程序通常可以分成两部分:第一部分是分析部分,包括通常的词法分析、语法分析和语义分析程序,经语义分析后把源程序翻译成中间代码,中间代码常采用逆波兰表示形式;第二部分是解释部分,用来对第一部分产生的中间代码进行解释执行。下面简要介绍第二部分的工作原理。
               设用数组MEM模拟计算机的内存,源程序的中间代码和解释部分的各个子程序都存放在MEM中。全局变量PC是一个程序计数器,它记录了当前正在执行的中间代码的位置。这种解释部分的常见结构可以由下面两部分组成:
               (1)PC:=PC+1。
               (2)执行位于opcode-table[MEM[PC]]的子程序(解释子程序执行后返回到前面)。
               下面用一个简单例子来说明其工作原理。设两个实型变量A和B进行相加的中间代码是:
               
               其中,中间代码Ipush和Iaddreal实际上都是opcode-table表的索引值(即位移),而该表的单元中存放的值就是对应的解释子程序的起始地址,A和B都是MEM中的索引值。解释部分开始执行时,PC的值为start-1。
               
               解释部分可表示如下:
               
               其中,stackreal()表示把相应值压入栈中,而popreal()表示取得栈顶元素值并弹出栈顶元素。上面的代码基于栈实现了将两个数值相加并将结果存入栈中的处理。
               编译与解释方式的比较
               对于高级语言的编译和解释工作方式,可以从以下几个方面进行比较:
               (1)效率。编译比解释方式可能取得更高的效率。
               一般情况下,在解释方式下运行程序时,解释程序可能需要反复扫描源程序。例如,每一次引用变量都要进行类型检查,甚至需要重新进行存储分配,从而降低了程序的运行速度。在空间上,以解释方式运行程序需要更多的内存,因为系统不但需要为用户程序分配运行空间,而且要为解释程序及其支撑系统分配空间。
               在编译方式下,编译程序除了对源程序进行语法和语义分析外,还要生成源程序的目标代码并进行优化,所以这个过程比解释方式需要更多的时间。虽然与精心设计的机器代码程序相比,一般由编译程序创建的目标程序运行的时间更长,需要占用的存储空间更多,但源程序只需要被编译程序翻译一次,就可以多次运行。因此总体来讲,编译方式比解释方式可能取得更高的效率。
               (2)灵活性。由于解释程序需要反复检查源程序,这也使得解释方式能够比编译方式更灵活。当解释器直接运行源程序时,“在运行中”修改程序就成为可能,例如增加语句或者修改错误等。另外,当解释器直接在源程序上工作时,它可以对错误进行更精确的定位。
               (3)可移植性。解释器一般也是用某种程序设计语言编写的,因此只要对解释器进行重新编译,就可以使解释器运行在不同的环境中。
               由于编译和解释的方法各有特点,因此现有的一些编译系统既提供编译的方式,也提供解释的方式,甚至将两种方式进行结合。例如,在Java虚拟机上发展出的compiling-just-in-time新技术,就是在代码第一次运行时进行编译,在其后的运行中就不再进行编译了。
 
       程序设计
               类和继承
               1)类
               一个类是一些属性和方法的封装体,类的定义用关键字class声明,用关键字public、protected、 private指定类的成员的存取控制属性:private(私有)成员只有类内部的方法才能访问,protected(保护)成员派生类和同一文件夹下的类可以访问,public(公有)成员可以从类的外部访问。默认是public。这体现了面向对象的以下指导思想:尽量将类内部的细节隐藏起来,对类的属性的操作应该通过类的方法来进行。
               另外,public还可以用来修饰类,public类能够被其他文件夹下的类访问,非public类只能被同一文件夹下的类访问。一个.java文件中可以包含多个类,会被编译成多个.class文件,但只能有一个public类,而且该类名要和文件名一样。
               2)继承
               Java中用关键字extends表示类间的继承关系。父类的公有属性和方法成为子类的属性和方法,子类如果有和父类的同名、同参数类型的方法,那么子类对象在调用该方法时,调用的是子类的方法,亦即方法的重置。如果想要调用父类的同名方法,需要用super关键字(属性同理)。
               子类的对象可以作为祖先类的对象使用,即所谓类的向上转换,反之则不行。具体表现在:可以用子类对象来对祖先类对象赋值,可以用子类对象作为实参去调用以父类对象为形参的函数。
               对象的引用本质
               Java中的对象实际上是对象的引用,本质上和C语言中的指针是一样的;但也和C语言指针不尽相同,例如,不能自增、自减,不能强制转换成其他类型。
               例如:
               
               构造方法
               构造方法就是类的对象生成时会被调用的方法。每个类至少有一个构造方法(Constructor),也称构造函数。构造方法的名字和类名相同,没有任何返回类型。每个类都有一个默认的构造方法,但当用户自定义了构造方法后,默认的构造函数就不再有效了。
               重载
               同一个类中的两个或两个以上方法,名字相同,而参数个数不同或参数类型不同,称为重载。注意:不能有各方法名字和参数都一样,而仅仅返回值类型不同。
               静态属性和静态方法
               静态属性和静态方法的声明用关键字static实现,一个类的静态属性只有一份,由所有该类的对象共享。不需要创建对象也能访问类的静态属性和方法,访问方式为"类名.静态属性或静态方法",静态方法与对象无关,因此不能在静态方法中访问非静态属性和调用非静态方法。
               this和super关键字
               这两个关键字颇为重要。this代表当前对象,super代表当前对象的父类的东西。
               this主要用途有以下两个。
               (1)一个构造函数调用另一个构造函数,对构造函数的调用必须是第一条语句。
               (2)将对象自身作为参数来调用一个函数。
               super的用途如下:在子类中调用父类的同名方法,或在子类的构造函数中调用父类的构造函数,此时亦必须是第一条语句。
               多态
               所谓多态,是指通过基类对象调用一个基类和派生类都有的方法时,在运行时才能确定到底调用的是基类的方法还是派生类的方法。多态的好处是增加了程序的可扩展性。多态是通过动态联编实现的,即编译时不确定,程序运行时才确定调用哪个函数。
               抽象类与接口
               1)抽象类
               抽象类通过关键字abstract实现,抽象类的目的是定义一个框架,规定某些类必须具有的一些共性。
               包含抽象方法的类一定是抽象类,所谓抽象方法是指没有函数体的方法。
               抽象类的直接派生类必须实现其抽象方法;抽象类只能用于继承,不能创建对象。
               2)接口(Interface)
               接口用关键字interface声明,只能用于继承。注意:此时关键字为implements(实现)。接口用于替代多继承的概念,能实现多继承的部分特点,又避免了多继承的混乱,还能起到规定程序框架的作用。注意:接口也可以用于多态。
               直接继承了接口的类,必须实现接口中的抽象方法;间接的则可以实现,也可以不实现。
               3)抽象类与接口的异同
               接口和抽象类都不能创建对象。
               抽象类不能参与多继承,抽象类可以有非静态的成员变量,可以有非抽象方法;接口可以参与多继承,所有属性都是静态常量,所有方法都是public抽象方法。
               异常处理
               1)异常概念
               异常,即出错,比如0作为除数、找不到类、打开文件错误、数组越界等。异常如果不进行处理,那么程序运行就会结束;如果进行处理,那么会在执行完异常处理代码后继续运行。
               Java中所有异常类均继承自类Exception。
               Java中的异常类层次结构如下:
               
               此外,还有EOFException、 FileNotFoundException、 MalformedURLException等。
               2)捕获异常
               异常处理的典型用法如下,将可能出现异常的代码放在try块中,其后由一个或多个catch捕获相应异常进行处理,注意只执行第一个匹配的catch块,忽略后面的。
               
               如果某个方法中所产生的异常该方法自己没有处理,那么可以在调用该方法的方法中进行处理,如果自己处理了,那么调用它的方法就无法得到该异常。
               3)抛出异常
               异常除了运行中系统产生的之外,也可以主动抛出异常,用关键字throw,如throw new Exception()。注意:throw只能抛出Throwable子类的异常。
               4)带throws关键字的方法
               带throws关键字的方法声明如下:
               
               强制调用该方法的方法必须处理可能发生的异常,或者将异常重新定向。假定方法A带throws关键字,而方法B中调用了方法A,则方法B中必须有处理方法A中可能产生的异常的语句,或者方法B也带throws关键字,指明调用方法B的方法必须处理异常。
               final关键字
               用final关键字定义的常量,在其初始化或第一次赋值后,其值不能被改变。常量必须先有值,然后才能使用。对于常量的第一次赋值只能在构造函数中进行。
               final对象的值不能被改变,指的是该对象不能再指向其他对象,而不是指不能改变当前对象内部的属性值。
               函数参数声明为final后,函数中不能改变其值。
               final方法是不能被重置的方法。
               final类不能被继承,其所有方法都是final的,但属性可以不是final的。
 
       程序设计语言
        程序设计语言(Programming Language)是用于编写计算机程序的语言。语言的基础是一组记号和一组规则,根据规则由记号构成的记号串的总体就是语言。在程序设计语言中,这些记号串就是程序。程序设计语言包含三个方面,即语法、语义和语用。语法表示程序的结构或形式,即表示构成程序的各个记号之间的组合规则,但不涉及这些记号的特定含义,也不涉及使用者。语义表示程序的含义,即表示按照各种方法所表示的各个记号的特定含义,但也不涉及使用者。语用表示程序与使用的关系。
        程序设计语言的基本成分有:数据成分,用于描述程序所涉及的数据;运算成分,用以描述程序中所包含的运算;控制成分,用以描述程序中所包含的控制;传输成分,用以表达程序中数据的传输。
        程序设计语言按照语言级别可以分为低级语言和高级语言。低级语言有机器语言和汇编语言。低级语言与特定的机器有关、功效高,但使用复杂、繁琐、费时、易出差错。机器语言是表示成数码形式的机器基本指令集,或者是操作码经过符号化的基本指令集。汇编语言是机器语言中地址部分符号化的结果,或进一步包括宏构造。高级语言的表示方法要比低级语言更接近于待解问题的表示方法,其特点是在一定程度上与具体机器无关,易学、易用、易维护。常见的有Java、C、C++、PHP、Python和Delphi等。这类语言与人们使用的自然语言比较接近,大大提高了程序设计的效率。
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第20题    在手机中做本题