编译原理龙书答案CH1

📘 第一章 1.1节 练习题中文笔记

✅ 1.1.1 编译器与解释器的区别

  • 编译器（Compiler）：将源语言（源程序）一次性翻译为目标语言（通常是机器语言或汇编语言）的等价程序，同时在翻译过程中报告语法错误。
  • 解释器（Interpreter）：逐条读取源程序并直接执行对应的操作，不生成独立的目标程序。

✅ 1.1.2 编译器与解释器的优缺点

a. 编译器的优点：

  • 生成的目标程序执行效率高（因为编译后是机器码，可直接运行）。

b. 解释器的优点：

  • 逐句执行，更容易进行错误诊断与调试（可精确指出出错位置）。

✅ 1.1.3 为什么有的编译器生成汇编语言而不是机器语言？

  • 汇编语言更接近人类理解的形式，更容易生成和调试；
  • 还可以利用已有的汇编器（Assembler）来进一步生成机器码，提高编译器的可移植性和模块化。

✅ 1.1.4 为什么使用 C 语言作为目标语言的好处？

  • C 编译器广泛可用，可在多种硬件平台上工作；
  • 将高级语言翻译为 C 代码，可以借助现有的 C 编译器完成后续的机器码生成，增加移植性和开发效率。

✅ 1.1.5 汇编器（Assembler）需要完成哪些任务？

  • 将汇编语言翻译成机器语言；
  • 生成可重定位的目标代码（relocatable code），便于链接器在不同内存地址上使用；
  • 处理符号表、地址分配、伪指令等。

📘 Section 1.3 练习题整理（附答案与解释）

✅ 1.3.1

问题 / Question：

指出下列术语中哪一个适用于以下编程语言。术语包括：

a. 命令式（imperative）
b. 声明式（declarative）
c. 冯·诺依曼结构（von Neumann）
d. 面向对象（object-oriented）
e. 函数式（functional）
f. 第三代语言（third-generation）
g. 第四代语言（fourth-generation）
h. 脚本语言（scripting）

适用的语言有：

  1. C
  2. C++
  3. Cobol
  4. Fortran
  5. Java
  6. Lisp
  7. ML
  8. Perl
  9. Python
  10. VB（Visual Basic）

✅ 答案 / Answer with Explanation：

✔ a. imperative（命令式）

  • 适用语言：C, C++, Fortran, Cobol, Java, VB
  • 解释：命令式语言是通过语句改变程序状态的传统编程方式。大多数早期语言（如 C、Fortran）都属于这一范式。

✔ b. declarative（声明式）

  • 适用语言：Lisp, ML
  • 解释：声明式语言侧重于“做什么”而不是“怎么做”，如函数式编程就是声明式的一种形式。

✔ c. von Neumann（冯·诺依曼结构）

  • 适用语言：C, C++, Fortran, Java, VB
  • 解释：这些语言依赖冯·诺依曼体系结构：内存中存放数据和指令，程序通过状态变化运行。

✔ d. object-oriented（面向对象）

  • 适用语言：C++, Java, Python, VB
  • 解释：这些语言支持类、继承、封装等面向对象特性。

✔ e. functional（函数式）

  • 适用语言：Lisp, ML, Python
  • 解释：函数式语言强调不可变性和函数作为一等公民。Lisp 和 ML 是经典函数式语言，Python 也支持函数式风格。

✔ f. third-generation（第三代语言）

  • 适用语言：C, C++, Fortran, Java, Cobol, VB
  • 解释：3GL 语言是结构化的高级语言，相比早期机器语言或汇编语言更接近人类语言。

✔ g. fourth-generation（第四代语言）

  • 适用语言：Cobol, VB
  • 解释：4GL 语言通常更偏向于数据库访问、报表生成等自动化开发，语法更接近自然语言。

✔ h. scripting（脚本语言）

  • 适用语言：Perl, Python
  • 解释：脚本语言通常用于自动化任务、数据处理和快速开发，解释执行、灵活易用。

总结表格：

编程语言 a. 命令式 b. 声明式 c. 冯结构 d. 面向对象 e. 函数式 f. 第三代 g. 第四代 h. 脚本
C ✅ ✅ ✅
C++ ✅ ✅ ✅ ✅
Cobol ✅ ✅ ✅ ✅
Fortran ✅ ✅ ✅
Java ✅ ✅ ✅ ✅
Lisp ✅ ✅
ML ✅ ✅
Perl ✅
Python ✅ ✅ ✅ ✅
VB ✅ ✅ ✅ ✅ ✅

📘 Section 1.6 练习题整理（含答案与解释）

✅ 1.6.1

问题 / Question：
下面的 C 代码是块结构的，请指出最终 w, x, y, z 的值分别是多少。

1
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6
7
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10
11
12
13
int w, x, y, z;
int i = 4; int j = 5;
{
  int j = 7;
  i = 6;
  w = i + j;
}
x = i + j;
{
  int i = 8;
  y = i + j;
}
z = i + j;

答案 / Answer：
w = 13, x = 11, y = 13, z = 11

解释 / Explanation：

  • i = 4, j = 5 是初始定义。
  • 第一块中：int j = 7; 是局部变量，i = 6; 修改了外部 i。w = 6 + 7 = 13
  • 块外 x = i + j = 6 + 5 = 11
  • 第二块：int i = 8 是局部变量，使用的是局部 i。y = 8 + 5 = 13
  • 块外 z = i + j = 6 + 5 = 11

✅ 1.6.2

问题 / Question：
重复上题，适用于下列代码：

1
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3
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6
7
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9
10
11
12
13
int w, x, y, z;
int i = 3; int j = 4;
{
  int i = 5;
  w = i + j;
}
x = i + j;
{
  int j = 6;
  i = 7;
  y = i + j;
}
z = i + j;

答案 / Answer：
w = 9, x = 7, y = 13, z = 11

解释 / Explanation：

  • 初始 i = 3, j = 4
  • 第一块中：int i = 5 是局部变量，w = 5 + 4 = 9
  • 块外：x = 3 + 4 = 7
  • 第二块中：j = 6 是局部，i = 7 修改了外部 i，y = 7 + 6 = 13
  • 块外 z = i + j = 7 + 4 = 11（此时外部 j 仍为 4）

✅ 1.6.3

问题 / Question：
假设使用静态作用域（static scoping），给出图 1.14 中每一个声明的作用域（scope）。图略（假设图中有 5 个嵌套块：B1 到 B5）。

答案 / Answer：

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Block B1:
  w  -> B1, B3, B4
  x  -> B1, B2, B4
  y  -> B1, B5
  z  -> B1, B2, B5

Block B2:
  x  -> B2, B3
  z  -> B2

Block B3:
  w  -> B3
  x  -> B3

Block B4:
  w  -> B4
  x  -> B4

Block B5:
  y  -> B5
  z  -> B5

解释 / Explanation：

  • 静态作用域是从声明位置向内传播的，也就是说：如果当前块中没有声明变量，则向外层寻找；
  • 同一个变量名在内层声明会**遮蔽（shadow）**外层的同名变量。

✅ 1.6.4

问题 / Question：
下列 C 程序会输出什么？

1
2
3
4
5
#define a (x + 1)
int x = 2;
void b() { x = a; printf("%d\n", x); }
void c() { int x = 1; printf("%d\n", a); }
void main () { b(); c(); }

答案 / Answer：
输出：

1
2
3  
2

解释 / Explanation：

  • #define a (x + 1) 是预处理宏定义，会直接文本替换。
  • 在 b() 中使用的是全局变量 x = 2，所以 a 变成 (2 + 1) → x = 3
  • 在 c() 中，int x = 1 是局部变量，宏 a 展开为 (x + 1) → (1 + 1) = 2