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       解释程序基本原理
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考试要求:掌握      相关知识点:30个      
        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。
 
本知识点历年真题:
隶属试卷 题号/题型 题干 难度系数/错误率
   2016年上半年
   数据库系统工程..
   上午试卷 综合知识
第20题
选择题
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)。

54%
 
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