编译原理第7章

和/或父结点的属性值来计算。
简单地说，
§综合属性用于“自下而上”传递信息， §继承属性用于“自上而下”传递信息。
注意： 终结符只有综合属性，由词法分析程序 提供； 非终结符既有综合属性和继承属性，但 文法开始符号没有继承属性。
二、属性文法
1、语义规则(属性等式) 为文法的每一个产生式(规则)配备的计算 属性的计算规则。 2、属性文法 为文法的每个符号引入一组属性，且让该 文法附加上语义规则时，构成了属性文法。
v 目的：
产生式 L E E T T F F →E →E1+T →T →T1*F →F →(E) →digit
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:=digit.lexval
– 求解简单算术表达式的值。
v 求解步骤:
l 1、编制算术表达式的文法 l 2、引入属性表示语义信息 l 3、用语义规则描述表达式的求值
Val:表示非终结符的整数值,综合属性 lexval 是单词 digit 的属性
L 例：3*5+4 的分析树 和属性计 算 E E ⋅val:=15 + T T ⋅val:=3 * F ⋅val:=3 digit ⋅lexval:=3 ⋅val:=15 F ⋅val:=5 ⋅val:=19 T F ⋅val:=4 ⋅val:=4
例：建立说明语句的语法制导定义
例：说明语句类型信息统计
v 目的
– 分析说明语句 D，为变量指定类型
v 求解步骤:
产生式 (1)D→TL (2)T→int (3)T→real (4)L→L1,id (5)L→id
• 1、编写说明语句的文法 • 2、将类型信息作为类型描述
语义规则 L.in:=T.type T.type:=integer T.type:=real L1.in:=L.in addtype(id.entry,L.in)} addtype(id.entry,L.in)}
l 总目标：生成等价的中间代码
语义分析通常包括：
(1)类型检查。验证程序中执行的每个操作是否 遵守语言的类型系统的过程，编译程序必须报 告不符合类型系统的信息。 (2)控制流检查。控制流语句必须使控制转移到 合法的地方。例如，在C语言中break语句使控 制跳离包括该语句的最小while、for或switch 语句。如果不存在包括它的这样的语句，则就 报错。
-2-3 -2-3 -2-3-
#E+F #E+T #E+T* #E+T*5 #E+T*F #E+T #E
*5# *5# 5# # # # #
016975 -2-3-01697(10) -2-3-5 0169 -2-(15) 01 -(17)
7.3 中间代码的形式
“中间代码生成”程序的任务是：把经过语 法分析和语义分析而获得的源程序中间表 示翻译为中间代码表示。 采用独立于机器的中间代码的好处： 1.便于目标代码的移植； 2.便于进行独立于机器的代码优化工作。
【学习目标】
第七章 语法制导翻译和 中间代码生成
◇明确语义分析在编译过程所处的阶段和作用。 ◇掌握属性文法的基本概念。 ◇使用属性文法和语法制导翻译方法描述具体的 语义分析和产生中间代码。
【学习指南】
紧接在词法分析和语法分析之后，编译程序要 做的工作就是进行静态语义检查和翻译。静态 语义检查通常包括：类型检查，控制流检查， 一致性检查，相关名字检查及名字的作用域分 析等等。虽然源程序可以直接翻译为目标语言 代码，但是许多编译程序都采用了独立于机器 的，复杂性介于源语言和机器语言之间的中间 语言。其好处便于进行与目标机无关的代码优 化，也使得编译的前后端接口清晰，编译程序 结构在逻辑上更简明。
语义规则的两种描述：
– 语法制导定义：语义的抽象说明 – 翻译方案：规定实现方法（计算次序）
设计简单问题的语法制导定义和翻译方案 是本章的重点和难点。
•直观地说，一个语法制导翻译的基础是一个 文法，其中翻译成分依附在每一产生式上。 •将语义动作中的计算向前移，使继承属性的 计算出现在其文法符号之前。 产生式 (1)D→T {L.in:=T.type} L (2)T→int {T.type:=integer} (3)T→real {T.type:=real} (4)L→ {L1.in:=L.in} 1,id L {addtype(id.enery,L.in)} (5)L→id {addtype(id.enery,L.in)}
in：起到类型 传递的作用， 继承属性
7.2
语法制导翻译
⋅type:=int
⋅in:=int , id3
语法制导翻译方法是目前大多数编译 程序 普遍采用的一种方法。
•一个翻译是符号串对的一个集合。在一个编译 程序定义的翻译中，符号串对是源程序和目标程 序。各个编译阶段定义一个翻译， •词法分析：（字符串，单词串） •语法分析：（单词串，语法树） •代码生成： （语法树，汇编语言） 翻译的任务：首先是语义分析和正确性检查， 若正确，则翻译成中间代码或目标代码。
定义: 三元组：Ａ＝（Ｇ，Ｖ，Ｆ） – Ｇ 是上下文无关文法。 – Ｖ 属性的有穷集。 – Ｆ 关于属性的属性断言或一组属性的语义规 则。断言或语义规则与一个产生式相联,只引 用该产生式左端或右端的终结符或非终结符 相联的属性。 即: § 基础文法Ｇ § 每个文法符号有一组属性 § 每个文法产生式A →α有一组形式为 b:=f(c1,c2,…,ck)的语义规则,其中f是函 数,b和c1,c2,…,ck是该产生式文法符号的属 性。
中间语言的形式
v v v
后缀式
三元式
树形表示 v四元式
特点
v v
形式简单、语义明确、便于翻译 独立于目标语言
一、 树形表示 叶结点：运算对象 内部结点：运算符 二目运算对应二叉子树，多目运算对应多 叉子树。 assign(:=) 例如： a:=b*c+b*d a + * b c b * d
v
v表示：
文法规则(产生式) 规则1 … 规则n
v关系
语义规则 相关的属性等式 … 相关的属性等式
–语义信息作为终结符和非终结符的属性 –语义分析定义为产生式的断言和谓词
v用法
l 针对语义，为文法符号设置属性
– 终结符使用单词的属性
l 为每个产生式设置语义规则
– 描述各属性的关系
例：简单算术表达式的求值
例：简单算术表达式的求值 产生式 L E E T T F F →E →E1+T →T →T1*F →F →(E) →digit 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:=digit.lexval
补充： 数字串的文法： N→N1D N.val:=N1.val*10+D.val N→D N.val:=D.val D→0 D.val:=0 Nval=18 val=18 D→1 D.val:=1 6 D→9 D.val:=9 Nval=18 Dval=6 val=18 val=6 计算一个输入串 Nval=1 Dval=8 val=1 val=8 的值。 6 Dval=1 8 例如‘186’ val=1 Val：表示值 1
4、属性与变量一样，可以进行计算和传递。属 性加工的过程即是语义处理的过程。 5、属性值分成不相交的两类:
v综合属性(synthesized v继承属性(inherited
attribute) attribute)。
在语法树中，
§一个结点的综合属性值由子结点的属性值来 计算； §一个结点的继承属性值是由该结点兄弟结点
L ⋅in:=int
L ⋅in:=int , id1 addtype
addtype id2 addtype
注释分析树
addtype 在符号表中为变量 填加类型信息 addtype(id.entry,L.in) entry：单词 id 的属性
使用的方法称作语法制导翻译。
定义：
在语法分析过程中,随着分析的步步进展,根 据每个产生式所对应的语义子程序(或语义规 则描述的语义动作)进行翻译的办法叫语法制 导翻译。
7.1
属性(Attribute)文法
l 语义分析的描述 – 描述语法规则的同时，编写相应的语义动作 和计算顺序 l 语义的形式化描述 – 操作语义学、公理语义学、指称语义学 l 属性文法 – 接近形式化的语义描述方法
l 属性文法是Knuth在1968年提出的 l 属性文法的特点
– – – –
是一种接近形式化的语义描述方法 长于描述静态语义、短于描述动态语义 每个语法符号有相应的属性符号 每个产生式有相应的计算属性的规则： • 属性变量=属性表达式
T 的属 性 type 和变量表 L 的属性 in。
type:表示类型，综合属性 in：起到类型传递的作用，继承属性 entry：单词 id 的属性 addtype 在符号表中为变量填加类型信息
2、举例：int id1,id2,id3 建立语法树
type: T 表示 类型， 综合 int 属性
D L
语义分析通常包括：
(3)一致性检查。在很多场合要求对象只能被定 义一次。例如Pascal语言规定同一标识符在一 个分程序中只能被说明一次，同一case语句的 标号不能相同，枚举类型的元素不能重复出现 等等。 (4)相关名字检查。有时，同一名字必须出现两 次或多次。例如，Ada 语言程序中，循环或 程序块可以有一个名字，出现在这些结构的开 头和结尾，编译程序必须检查这两个地方用的 名字是相同的。 (5)名字的作用域分析