第5章 语义分析与中间代码生成

5.1
语义分析的任务
根据语义规则对识别出的各种语法成分析其含义， 进行初步翻译，生成相应的中间代码或直接生成目 标代码。
（1）确定数据类型 （2）语义检查 动态语义检查：在运行时刻进行 静态语义检查：在编译时完成 （3）识别含义，进行真正的翻译
静态语义检查
①类型检查。
②控制流检查，确保控制语句有合法的转向点。例 如，C语言中的break语句使控制跳离包括该语句的 最小的switch，while或for语句。如果不存在包括它 的这样的语句，则应报错。
例5.２
综合属性
产生式 L E E E1+T 语 义 规 则
print(E.val) E.val=E1.val+T.val E.val=T.val
T.val=T1.val F.val T.val=F.val F.val=E.val F.val=i.lexval
E T T F F
T T1 * F F (E) i
语法制导翻译的实现
自底向上语 法制导翻译
自顶向下语 法制导翻译
语法制导翻译分为两种处理方法：
（1）语法制导定义（自底向上）：
对每个产生式编制一个语义子程序，在进行语法分析的 过程中，当一个产生式获得匹配时，就调用相应的语义子 程序实现语义检查与翻译。这种实现方案隐藏了其中语义 规则的计算次序等实现细节，不必规定翻译顺序。
１．种类
（1）x = y op z形式的赋值语句，其中op是二元运算符。
（2）x = op y形式的赋值语句，其中op是一元运算符。
（3）x = y形式的赋值语句。 （4）无条件转移语句goto L，表示下一个要执行的语句是 标号为L的语句。 （5）条件转移语句if x rop y goto L中，rop为关系运算符， 如果x和y满足关系rop，就转而执行标号为L的语句，否则 顺序执行下一个语句。
• 一个结点的继承属性值 是由其父结点或兄弟结 点的某些属性决定的
D T.type=int int L.in= int ， L.in= int id2 L.in= int ， id3
.
int id1,id2,id3
id1
几点说明：
1、文法非终结符既有综合属性，也可有继承属性； 2、开始符号没有继承属性；
+, +, *, -, =,
A, B, C, D, T1, T2, T3, E, T4, 一,
T1 T2 T3 T4 X
T4=T3-E
X=T4
T1,T2,T3,T4为临时变量， 由四元式优化比较方便
三元式 操作符 左操作符数 右操作数
表达式的三元式：w*x+(y+z)
(1) *, w, x (2) +, y, z (3) +, (1), (2)
0165
0163 0169 01697 016975 01697 10 0169 01
#E+3
#E+F #E+T #E+T* #E+T*4 #E+T*F #E+T #E
−2−−
−2−3 −2−3 −2−3− −2−3−− −2−3−4 −2− (12) − (14)
*4#
*4# *4# 4# # # # #
F.val = 4 i.lexval = 4
通常使用自底向上的分析方法 •在每个结点处使用语义规则 来计算综合属性值 •当一个产生式获得匹配时， 就调用相应的语义子程序 •从叶结点到根结点进行计算
*
２+3*4的注释分析树
5.2.5 S属性定义与自底向上翻译
• LR分析器可以改造为一个翻译器，在对输入串 进行语法分析的同时对属性进行计算 • LR分析器增加属性值（语义）栈
（8）地址和指针赋值：
x=&y，把y的地址赋给x。 x= y，把y指示的地址单元中的内容赋给x。 x = y，把x指向的存储单元的值置为y。
2．具体实现
四元式 操作符 操作数1 操作数2 结果
结果：通常是由编译引进的临时变量 例: X=(A+B)*(C+D)-E
T1=A+B
T2=C+D T3=T1*T2
步 1 2
骤
状 态 栈 0 05
符 号 栈 # #2
属性值栈 − −
剩余符号串 2+3*4# +3*4#
分析动作 移进 用F→i归约
3
4 5 6
03
02 01 016
#F
#T #E #E+
−2
−2 −2 −2−
+3*4#
+3*4# 3*4# *4#
用T→F归约
用E→T归约 移进 移进
7
8 9 10 11 12 13 14
静态语义检查
③一致性检查。很多情况下要求对象只能被定义一 次。例如，Ｃ语言中规e语句的标号不能相同，枚 举类型的元素不能重复出现等。
④相关名字检查。有的语言中有时规定，同一名字 必须出现两次或多次。例如，Ada语言中，循环或程 序块可以有一个名字，它出现在这些结构的开头和结 尾，如同语句括号一般，编译程序必须检查它们的配 对情况。
E.val=T.val
T.val=T1.val F.val T.val=F.val F.val=E.val F.val=i.lexval
5.2.2 语法制导翻译的过程
语法制导翻译：将语义规则与语法规则相结合，在 语法分析的过程中通过执行语义动作，计算语义属 性值，从而完成预定的翻译工作。
Yacc利用的就是语法制导翻译方法，它使用符号$$表示 产生式左端的属性，$n表示存取产生式右端第n个文法符 号相联的属性 expr : expr '+' expr { $$ = $1 + $3; }
L E.val = 14 E.val = 2 T.val = 2 F.val = 2 i.lexval = 2 + T.val = 3 F.val = 3 i.lexval = 3 n T.val = 12
• 一个结点的综合属性 值是其子结点的某些 属性来决定的 只含有综合属性的语法制 导定义称为S属性定义
（2）翻译方案（自顶向下）：
在产生式右部的适当位置，插入相应的语义动作，按照 分析的进程，执行遇到的语义动作。这是一种动作与分析 交错的实现方案。
翻译步骤
（1）分析输入符号串，建立分析语法树 （２）从分析树得到描述结点属性间依赖关系的依赖图，由 依赖图得到语义规则的计算次序
（３）进行语义规则的计算，得到翻译结果
分别给出下列表达式的后缀表示
1. -a+b*(-c+d) 2. X:=-(a+b)/(c-d)-(a+b*c) 3. a=c ∧ b=d 4. a≤b+c ∧ a>d∨a+b≠e a-bc-d+*+ Xab+-cd-/abc*+-:= ac= bd=∧ abc+ ≤ad >∧ab+e ≠ ∨
5.3.2 三地址代码
若把语义子程序改成产生某种中间代码的动作， 就能在语法分析制导下，随着分析的进展逐步生成 中间代码。 若把语义子程序改成产生某种机器的汇编语言 指令，就能随着分析的进展逐步生成某机器的汇编 语言代码。
输入符号串 分析树
执行语义规则
翻译结果
5.2.3 语法制导定义
对每个产生式编制一个语义子程序 在进行语法分析的过程中，当一个产生式获得匹配时，就调 用相应的语义子程序实现语义检查与翻译
综合属性
继承属性
自底向上 传递信息
自顶向下（自左 向右）传递信息
• print(E.val)打印由E产生的算术表达式的值， 可认为这条规则定义了L的一个虚属性。
用F→i归约
用T→F归约 移进 移进 用F→i归约 用T→T*F归约 用 E→E+T 归 约 acc
例5.3
产生式 D TL
继承属性L.in
语 义 规 则 D.in=T.type
T int T float L L1,id
L id
D.in=T.in
T.type=int T.type=float L1.in=L.in enter(id.entry,L.in) enter(id.entry,L.in)
5.2
语法制导翻译
实际应用中比较流行的语义分析方法： 基于属性文法的语法制导翻译方法
5.2.1 属性文法
附加了一组属性和运算（语义）规则的文法 语义信息
1. 属性的表示
文法符号X的属性t常用X.t来表示
语义之间的关系
2.语义规则的表示
•语义规则是根据产生式所蕴涵的语义操作建立起来的， 并与语义分析的目标有关 •不同的产生式对应不同的语义规则 静态语义检查、符号 •不同的分析目标也对应不同的语义规则 表操作、代码生成及
5.3.3 图形表示
抽象语法树
= x + + － y y (a) 抽象语法树 z y (b) 有环无向图 y z － y x
有环无向图
=
+ + z
例：x =y +yz + yz
语义子程序
写法： 语义子程序写在该产生式后面的花括号内。 在一个产生式中同一个文法符号可能出现多次，但他 们代表的是不同的语义值，要区分可以加上角标。 语义值
打印各种错误信息
例5.1
• 非终结符E、T及F都有一个综合属性val,符号 i有一个综合属性，它的值由词法分析器提供。 • 某些非终结符加下标是为了区分一个产生式 中同一非终结符多次出现
产生式 E E1+T
语
义
规
则
E.val=E1.val+T.val