编译原理作业解析——第五章语法制导翻译技术
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编译原理课件05语法制导翻译技术和中间代码生成
5.4 中间代码
四元式的特点: 1. 四元式出现的顺序和语法成份的计值 顺序相一致. 2. 四元式之间的联系是通过临时变量实 现的,这样易于调整和变动四元式. 3. 便于优化处理.
5.4 中间代码
编译系统中,有时将四元式表示成另一 种更直观,更易理解的形式——三地址代 码或三地址语句. 三地址代码形式定义为: result := arg1 OP arg2 三地址语句:语句中是三个量的赋值语句, 三地址语句 每个量占一个地址.
5.5 自下而上的语法制导翻译
例3 简单算术表达式翻译到四元式的 语义描述 例如,设有简单算术表达式的文法: E→E+E | E*E | (E) | i
T R / S T
c S a c
c R S
输入是bR / bTc / bSc /ac 输出为: 1 4 5 314 24 31 给出相应语义动作(翻 译方案) S→bTc { print "1"} { print "2"} S→a R T→R { print "3"} R→R/S { print "4"} R→S { print "5"}
5.1 概述
例如: 表达式 A+B*C 对运算对象进行类型检查, 对变 量进行先定义后使用检查 执行真正的翻译 如果静态语义正确, 语义处理则要执 行真正的翻译, 即生成程序的某种中间 代码的形式或直接生成目标代码.
5.1 概述
目前多数编译程序进行语义分析的方 法是采用语法制导翻译法 .它不是一种 采用语法制导翻译法 形式系统, 但它比较接近形式化. 语法制导翻译法使用属性文法为工具 来描述程序设计语言的语义.
5.4 中间代码
编译原理第五章 语法制导翻译及中间代码生成
① ② ③ ④ (U_minus, b, - ) ( + , c, d ) ( * , ①, ② ) ( := , ③, a )
式①中的运算符U_minus表示一元减运算。
翻译程序中使用的辅助函数
⒈int LookUp(char *Name)—以Name查 符号表，若查到则返回相应登记项的序号 (≥1),否则返回0。 ⒉int Enter(char* Name)—以Name为名 字在符号表中登录新的一项,返回值为该项 的序号。 ⒊int Entry(char *Name)—以Name为名 字查、填符号表:
定义 5.3 对每个产生式p:X0→X1X2…Xn ， 设属性定义性出现的集合为 AF(p)={Xi.a|Xi.a=f(Xk1.ak1,…,Xkm.ak m) ∈R(p), 0≤kj≤n} 若Xi 是产生式左部的非终结符(即i=0),则称 属 性 Xi.a 是 综 合 属 性 (Synthesized Synthesized Attributes);若Xi 出现在产生式的右部(即 Attributes 1≤i≤n),则称Xi.a是继承属性（Inherited Inherited Attributes）。 Attributes
逆波兰表示
每一运算符都置于其运算对象之后，故称 为后缀表示。 特点: 特点:表达式中各个运算 运算是按运算符出现的 运算符出现的 顺序进行的，无须使用括号来指示运算顺 顺序进行的 序，因而又称为无括号式 无括号式。
逆波兰表示逆波兰表示-例子
中缀表示 后缀表示
A+B AB+ A+B*C ABC*+ (A+B)*(C+D) AB+CD+* x/y^z-d*e xyz^/de*(a=0∧b>3)∨(e∧x<>y) 思考：能否表示if e then s1 else s2这样的语句？ a0=b3>∧exy<>∧∨ ∧ ∧∨ 将后缀式的符号存放在POST[n]中，
式①中的运算符U_minus表示一元减运算。
翻译程序中使用的辅助函数
⒈int LookUp(char *Name)—以Name查 符号表，若查到则返回相应登记项的序号 (≥1),否则返回0。 ⒉int Enter(char* Name)—以Name为名 字在符号表中登录新的一项,返回值为该项 的序号。 ⒊int Entry(char *Name)—以Name为名 字查、填符号表:
定义 5.3 对每个产生式p:X0→X1X2…Xn ， 设属性定义性出现的集合为 AF(p)={Xi.a|Xi.a=f(Xk1.ak1,…,Xkm.ak m) ∈R(p), 0≤kj≤n} 若Xi 是产生式左部的非终结符(即i=0),则称 属 性 Xi.a 是 综 合 属 性 (Synthesized Synthesized Attributes);若Xi 出现在产生式的右部(即 Attributes 1≤i≤n),则称Xi.a是继承属性（Inherited Inherited Attributes）。 Attributes
逆波兰表示
每一运算符都置于其运算对象之后，故称 为后缀表示。 特点: 特点:表达式中各个运算 运算是按运算符出现的 运算符出现的 顺序进行的，无须使用括号来指示运算顺 顺序进行的 序，因而又称为无括号式 无括号式。
逆波兰表示逆波兰表示-例子
中缀表示 后缀表示
A+B AB+ A+B*C ABC*+ (A+B)*(C+D) AB+CD+* x/y^z-d*e xyz^/de*(a=0∧b>3)∨(e∧x<>y) 思考：能否表示if e then s1 else s2这样的语句？ a0=b3>∧exy<>∧∨ ∧ ∧∨ 将后缀式的符号存放在POST[n]中，
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编译原理课件05语法制导翻译技术和 中间代码生成
21、静念园林好，人间良可辞。 22、步步寻往迹，有处特依依。 23、望云惭高鸟，临木愧游鱼。 24、结庐在人境，而无车马喧；问君 何能尔 ？心远 地自偏 。 25、人生归有道，衣食固其端。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
编译原理第五章语法制导翻译
状态 0 1 2 3 4 5 6 7 8
+
s5 r4 r3 r1 r2
LR(0)分析表 action o n b # S4 S3 acc s7 r4 r4 r4 r4 r3 r3 r3 r3 s4 s3 r1 r1 r1 r1 s4 s3 r2 r2 r2 r2
GOTO E T 1 2
6 8
LR分析器的栈加入语义值。
的前缀表示法相比较，其共同的特点是： 1. 运算符的个数不变 2. 运算量的次序和个数不变 同时, 逆波兰表示法还具有两个明显的优点： 1. 无括号，形式简洁清楚 2. 运算符的顺序与运算的次序完全相同
（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
如果语义正确，则进行中间代码的翻译。
中间代码
何谓中间代码 . Intermediate code Intermediate representation Intermediate language
第五章 语法制导翻译和 中间代码的生成
本章的主要内容
语法制导翻译的基本思想；
典型的中间代码表示法；
产生中间代码的语义子程序设计；
各种基本语言成分的自下而上分析的制导
翻译； 类型检查的基本原理。
语义分析是干什么的？
其任务是对语法分析所识别出的各类语法范畴， 分析其含义，并进行初步翻译。 包括两个方面的工作。 首先是对各种语法范畴进行静态语义检查，例 如，变量是否定义、类型是否正确等等。 如果语义正确，则进行中间代码的翻译。
编译原理 第5章语法制导的翻译
属性和文法符号相关联 规则和产生式相关联
根据需要，将文法符号和某些属性相关联， 并通过语义规则来描述如何计算属性的值
E→E1+T E.code=E1.code || T.code || ‘+’ code表示了我们关心的表达式的逆波兰表示，规则说明 加法表达式的逆波兰表示由两个分量的逆波兰表示并置， 然后加上‘+’得到。
digitlexval=3
18
适用于自顶向下分析的SDD
前面的表达式文法存在直接左递归，因 此无法直接用自顶向下方法处理。 消除左递归之后，无法直接使用属性val 进行处理：
比如规则：T→FT’ T’→*FT’ T对应的项中，第一个因子对应于F， 而运算符在T’中。
19
相同表达式的不同文法的比较
38
例5.15 分析栈实现的例子
假设语法分析栈存放在一个被称为stack 的记录数组中，下标top指向栈顶；
stack[top]指向这个栈的栈顶；stack[top-1] 指向栈顶下一个位置； 如果不同的文法符号有不同的属性集合，我 们可以使用union来保存这些属性值。（归 约时，我们知道栈顶向下的各个符号分别是 什么）
语义翻译的流程
输 入 符 号 串 分 析 树 依 赖 图
语
义
规
则
的 计
实际上，编译中语义翻译的实现并不是 按图中的流程处理的；而是随语法分析 的进展，识别出一个语法结构，就对它 的语义进行分析和翻译。
算
9
5.1 语法制导定义
4.什么是语法制导定义（SDD） 上下文无关文法和属性/规则的结合；
编译原理 第5章 语法制导翻译技术和中间代码生成
必须使用下标进行区分。例： number1number2digit
8
●
example
1) 已知无符号数文法如下，请改写成值属性文法，并对345 进行语义分析。 number number digit | digit digit 0|1|2|3|4|5|6|7|8|9 解： grammar rule
21
对 345进行属性值计算的语法树
number (val=34*10+5=345)
number (val=3*10+4=34)
number (val=3) digit (val=4) 4
digit (val=5) 5
digit (val=3) 3
22
●
example
2) 已知简单的整数算术表达式文法如下，请改写成值属性文 法，并对 (34-3)*42 进行语义分析。 exp exp + term | exp-term | term term term*factor | factor factor (exp) | number 解： grammar rule exp1 exp2+term exp1 exp2-term exp term term1 term2*factor term factor factor (exp) factor number
10
■ 练习
1.简单的整数算术表达式文法如下，请改写成 值属性文法。 E E+ T | T T T*F | F F (E) | I 2. 已知无符号数文法如下，请改写成值属性 文法。 NND|D D0|1|2|3|4|5|6|7|8|9
11
属性分为两类:综合属性和继承属性.一般情况下, 综合属性属于”自下而上”传递信息,继承属性用于 ”自上而下”传递信息. 又根据不同的处理要求，属性可以多种方式出现， 也就是说，与文法符号相关联的可以是各种属性、 语义规则，或者某种程序设计语言的程序段等。
第5章(语法制导翻译技术)-1
三元式序列 (1) ( + , A , B ) (2) ( * , (1) , C ) (3) ( = , X , (2) ) (4) ( + , A , B ) (5) (↑ , D , (4) ) (6) ( = , Y, (5) ) 间接三元式 间接码表 三元式表 (1) (1) ( + , A , B ) (2) (2) ( * , (1) , C ) (3) (3) ( = , X , (2) ) (1) (4) (↑ , D , (1) ) (4) (5) ( = , Y, (4) ) (5)
1.E → E(1)＋E(2) 2.E → E(1)*E(2) 3.E → (E(1)) 4.E → digit
{E.val ＝E(1).val ＋E(2).val} {E.val ＝E(1).val*E(2).val} {E.val ＝E(1).val} {E.val ＝Lex.digit} 句子 7+8*5
例2. i↑( i /( i – i ) )的逆波兰式 i i i i – /↑ i↑( i /( i – i ) )的四元式 t1= i – i t2= i / t1 t3= i ↑ t2
5.5.1 简单算术表达式和赋值语句的翻译
语义函数 emit（T＝arg1 OP arg2） （ ＝ 功能是生成一个三地址语句，并送 到输出文件中。 语义函数 newtemp( ) 功能是产生一个新的临时变量名字， 并回送新的临时变量名的整数码。 如T1，T2等。
第5章 语法制导翻译技术和中间代 码生成
四元式的特点： 1. 四元式出现的顺序和语法成份的计值 顺序相一致。 2. 四元式之间的联系是通过临时变量实 现的，这样易于调整和变动四元式。 3. 便于优化处理。 四元式还可以表示条件的转移 (if a>b goto 0) (goto 0)
1.E → E(1)＋E(2) 2.E → E(1)*E(2) 3.E → (E(1)) 4.E → digit
{E.val ＝E(1).val ＋E(2).val} {E.val ＝E(1).val*E(2).val} {E.val ＝E(1).val} {E.val ＝Lex.digit} 句子 7+8*5
例2. i↑( i /( i – i ) )的逆波兰式 i i i i – /↑ i↑( i /( i – i ) )的四元式 t1= i – i t2= i / t1 t3= i ↑ t2
5.5.1 简单算术表达式和赋值语句的翻译
语义函数 emit（T＝arg1 OP arg2） （ ＝ 功能是生成一个三地址语句，并送 到输出文件中。 语义函数 newtemp( ) 功能是产生一个新的临时变量名字， 并回送新的临时变量名的整数码。 如T1，T2等。
第5章 语法制导翻译技术和中间代 码生成
四元式的特点： 1. 四元式出现的顺序和语法成份的计值 顺序相一致。 2. 四元式之间的联系是通过临时变量实 现的，这样易于调整和变动四元式。 3. 便于优化处理。 四元式还可以表示条件的转移 (if a>b goto 0) (goto 0)
编译原理5语法制导翻译技术和中间代码生成new
作一个100次的循环：
i:=1;
10: if i<=100 then begin s:=s+i; i:=i+1; goto 10
end
i 1 := i 100 <= 21 FJ s s 1 2 3 4 5 i + := i i 1 + := 4 RJ
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
5.3语法制导翻译概述 语法制导翻译法的基本思想：对文法中的每个产生式都附加 上一个语义动作或语义子程序，在执行语法分析的过程中， 每当使用一条产生式进行推导或归约时，就执行相应的产生 式的语义动作。 这些语义动作不仅指明了该产生式所产生的符号串的意义， 而且还根据这种意义规定了对应的加工动作，从而完成预定 的翻译工作。 语法制导翻译法就是在语法分析过程中随着分析的逐步发展， 根据相应文法的每一规则所对应的语义子程序进行翻译的方 法。具体分为自底向上语法制导翻译和自顶向下语法制导翻 译两种。
k:=i*i –j * j ;
i:=0 ; j:=0 End
4 )循环语句的逆波兰表示
对于所有循环语句，我们都可以把它改造为条件语句和转向语 句的组合。
例：for i:=a to b do S:=S+i 可以改写为： i:=a; 10: if i<=b then begin S:=S+i; i:=i+1; goto 10 end
例：赋值语句
x:=5 逆波兰式：x5:=； x:=a*b-c/d 逆波兰式：xab*cd/-:=
2)转向语句的逆波兰式表示 转向语句：goto〈标号〉 逆波兰表示为：〈标号〉LJ 3)条件语句的逆波兰表示
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, 0/102) , 0)
, 0/104) , 0/101)
第十三次作业 P194 1、2、4(2)(4) 5(3) 8 10
语法制导翻译过程
(4)
四元式
E∧E∧’c>d {BP(E(1)•TC=102, NXQ=104); E∧’•FC:= E(1)•FC=103} (5) E∧E∧’E 104 (j>, c, d, 0) {E•TC:=104; E•FC:=105} 105 (j, , , 0/103) (6) E∧E(1) { E(1)•TC:= E•TC =104; E(1)•FC:= MERG(E∧’•FC=103, E•FC=105)=105} (7) E(2) { E(2) •TC= E(1)•TC =104; E(2) •FC:= MERG(E∧•FC=101, E•FC=105)=105}
第十三次作业 P194 1、2、4(2)(4) 5(3) 8 10 4. 将下列中缀式改写为后缀式表示： (2) ((a*d+c)*d+e)*f+g : 解答: ad*c+d*e+f*g+ (4) x-5∨x 5 : 解答: x5- x5 ∨
第十三次作业 P194 1、2、4(2)(4) 5(3) 8 10 5. 将下列后缀式改写为中缀式表示： (1) abc-*cd+e/- : 解答: a*(b-c)-(c+d)/e (3) abc+a0>∧ab+0<>a0<∧∨ : 解答: (a b+c∧a>0) ∨(a+b<>0∧a<0)
S3 r4 , E∷=i S4 SUB4
4
0264
02643 02647 026 0269 01
--a--a---a-b -- a+b - - a+b – - a+b
#(E+
b)#
S3
5
#(E+b
)#
r4 , E∷=i
SUB4
6
#(E+E
)#
r1 , E∷=E+E
SUB1
7
8 9
#(E
#(E) #E
预祝
大
家 考
出ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
好
成
绩
！
)#
# #
S9
r1 , E∷=(E) acc SUB3
10. 将下列布尔表达式翻译成四元式序列，并给出语法制导翻译 过程（作为条件控制）： 第十三次作业（6月8日布置） a∧b∧c>d
解答:
P195
四元式序列如下所示： (1) (jnz, a, , 3) a的四元式，当a为真时，则转向第3个四元式 (2) (j, , , 0) (3) (jnz, b, , 5) b的四元式，当b为真时，则转向第3个四元式 (4) ( j, , , 2) 无条件转向第2个四元式 (5) (j>, c, d, 0) c>d的四元式 (6) (j, , , 4) 无条件转向第4个四元式 <BE>•TC表示<BE>真出口的链首 <BE>•FC表示<BE>假出口的链首 每个链尾的四元式第4分量均为0，表示结束标记
编译原理作业解析—— 第五章语法制导翻译技术
第十三次作业 P194 1、2、4(2)(4) 5(3) 8 10 2. 给出下面表达式的后缀式表示： (3) a+b*(c+d/e) : 解答: abcde/+*+ (4) (a∧b)∨(┐c∨d) : 解答: ab∧c┐d∨∨ (5) –a+b*(-c+d) : 解答: a-bc-d+*+ (6) (a∨b) ∧(c∨┐d∧e) : 解答: ab∨cd ┐e∧∨∧
第十四次作业 P195 12、13、14(2)
P195 14. 将下列while语句翻译成四元式序列： (2) while a<c∧b<d do if a=1 then c :=c+1 else while a<=d do a :=a+2 107(:=,T1,-,C) 108(J,-,-.100) 四元式序列： 109(J=,A,D,111) 100(J<,A,C,102); 110(J,-,-,100) 101(J,-,-,0) 111(+,A,’2’,T2) 102(J<,B,D,104) 112(:=,T2,-,A) 103(J,-,-,101) 113(J,-,-,109) 104(J=,A,’1’.106) 114(J,-,-,100) 105(J,-,-,109) 115 106(+,C,’1’,T1) S· CHAIN=103
100 (+, y, 1, T1) 101 (j=, x, T1, 103) 102 (j, , , 106) 103 (*, x, y, T2) 104 (:=,T2, , x) 105 (j, , , 113) 107 (j, , , 113) 108 (-, x, 1, T3) 109 (:=,T3, , x) 110 (+, y, 2, T4) 111 (:=,T4, , y) 112 (j, , , 113) 113
第十三次作业 P194 1、2、4(2)(4) 5(3) 8 10
按下列格式写出分析符号串5*6过程
6.
解 答:
调用子程序 步骤 状态栈 语义值栈 — 符号栈 输入串 （a+b）# 归约规则及动作
0
0
#
S2
1 2 3
02 023 026
—— ——— ——a
#( #(a #(E
a+b)# +b)# +b)#
第十四次作业 P195 12、13、14(2)
12. 写出下列条件赋值语句的四元式序列： z := if a>c then x+y else x+y-0.5
解答: 根据语义子程序，其条件赋值语句四元式序列为：
100 (j>, a, c, 102) 101 (j, , , 105) 102 (+, x, y, T1) 103 (:=,T1, , z) 104 (j, , , 108) 105 (+, x, y, T2) 106 ( -, T2, 0.5, T3) 107 (:=,T3, -, z) 108
第十三次作业 P194 1、2、4(2)(4) 5(3) 8 10
解答: 语法制导翻译过程 四元式 a∧b∧c>d (1) E∧b∧c>d 100 (jnz, a, {E•TC:=100; E•FC:=101} 101 ( j , , (2) E∧b∧c>d {BP(E(1)•TC=100, NXQ=102); E∧•FC:= E(1)•FC=101} (3) E∧E∧c>d 102 (jnz, b, {E•TC:=102; E•FC:=103} 103 ( j , ,
第十四次作业 P195 12、13、14(2) 13. 将下列条件语句翻译成四元式序列： if x=y+1 then x := x*y else while x<>0 do begin x :=x-1; y :=y+2 end
解：根据语义子程序，其条件赋值语句四元式 序列为： 106 (j<>, x, 0, 108)