编译原理(4)语义_2(表达式及赋值语句的翻译)

(r1) ( _ , _ , _ , 0)
(q1) ( _ , _ , _ , r1) (p1) ( _ , _ , _ , q1) (r2) ( _ , _ , _ , 0) (q2) ( _ , _ , _ , r2)
(p2) ( _ , _ , _ , q2)
算法执行完，其实就是将(r2) 中的result变为p1，最终形成一个链

2、语义子程序： (1) E→i （布尔值） ｛ E.tc=nxq; E.fc=nxq+1; emit(jnz,entry(i),_,0);

简单变量：普通变量和常数，不包括数组、结构体成员等复
合型数据结构。 简单算术表达式：仅含简单变量的算术表达式

简单算术表达式与四元式 简单算术表达式的计值顺序与四元式出现的顺序相同，因此很
容易将其翻译成四元式形式。
当然，这些翻译方法稍加修改也可用于产生三元式或间接三元 式。
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4.4

表达式及赋值语句的翻译
1.设计6个产生式的语义子程序 (1) A→ i=E { p=lookup(i.name); if(p==NULL) error( ); else emit(=,E.place,_,p);
}
(a)对非终结符E定义语义变量E.place，即用E.place表示存放E 值的变量名在符号表中的入口地址或临时变量名的整数码 例如，赋值语句 x = b 刚开始读入到符号栈中，显示为
西北农林科技大学本科教程
第 10 讲
主讲教师：赵建邦
第四章 语义分析和中间代码生成
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5
4.6
4.7 4.8 4.9
语义分析概述 属性文法 几种常见的中间语言 表达式及赋值语句的翻译 控制语句的翻译 数组元素的翻译 过程或函数调用语句的翻译 说明语句的翻译 递归下降语法制导翻译方法简介
4、解决“真”、“假”出口问题的方法：拉链和回填

(1) 拉链：在同一个表达式内，每个四元式产生的时候，强制 其出口为0，若后面一个四元式和它出口相同，用前面产生式 的序号去填充后面产生式的跳转位置（result），从而将不同
的四元式链接起来，俗称“拉链”。
假如下面三个四元式都是真出口： (i) ( _ , _ , _ , 0) (i) (_ , _ , _ , 0) (j) (_ , _ , _ , i) (k) (_ , _ , _ , j)
(6){if语句后面的四元式}

在这个例子中，真出口和假出口不能在生成四元式的当时产 生；假如a和b并不是简单的布尔变量，或者条件语句后执行 的语句并不是仅仅一句，所有的真假出口都无法给定。
4.4
表达式及赋值语句的翻译
3、布尔表达式的文法：

(1) 普通布尔表达式文法：
G[E]: E→E∧E | E∨E | ┐E | (E) | i | i rop i
表4.2(2) 赋值语句X=−B*(C+D)的翻译过程
4.4

表达式及赋值语句的翻译
4.4.2 布尔表达式的翻译
1、布尔表达式的组成

布尔表达式：由运算符与运算对象组成。
定义布尔变量
A、B、C、D
A = bop1 B bop2 C bop3 D

(1)运算符：非┐（单目）、与∧ （双目）、或∨ （双目） 注意：1、优先级： ┐ ⋗ ∧ ⋗ ∨
i = i, 使用E →i规约，得到：
i = E（符号栈） _ _ b（语义栈） 所以，E.Place中必须保存b在符 号表中的入口地址； x=b 翻译为( =, b, _ , x)
4.4

表达式及赋值语句的翻译
1.设计6个产生式的语义子程序 (1) A→ i=E { p=lookup(i.name); if(p==NULL) error( ); else emit(=,E.place,_,p);
规约的时候，再次扩充语义栈，添加tc栈和fc栈；
2、nxq:这是一个int变量，翻译工作开始之前，初始值 是1，翻译工作开始之后，每执行一次emit()，nxq自增1， 即： nxq = 四元式个数+1；
4.4
表达式及赋值语句的翻译
5、布尔表达式的翻译

1、文法：
G[E]： E→EAE | EBE | ┐E | (E) | i | i rop i EA→E∧ EB→E∨
4.4

表达式及赋值语句的翻译
(2) 回填算法：把链首p所链接的每个四元式的第四区段(result) 都改写为地址t。 (r) (_ , _ , _ , 0)
Backpatch(p, int t){ Q=p; while(Q!=0) { q=四元式Q的第四区段内容； 把t填进四元式Q的第四区段； Q=q; } // while } //Backpatch
(j) ( _ , _ , _ , 0)
(k) ( _ , _ , _ , 0)
注意：(k)为链首，(i)为链尾，链尾result=0
4.4

表达式及赋值语句的翻译
(1) 拉链算法： p1 ,p2各自是两个链首，将它们合并成一个以p2为链首的新链
merge(p1 ,p2){ if(p2==0) return(p1); else { p=p2; while(四元式p的第四区段内容不为0) p=四元式p的第四区段内容； 把p1填进四元式p的第四区段； return(p2); } // else } // merge
}
(b) 定义语义函数lookup(i.name)，其功能是审查终结符i.name
是否出现在符号表中，是则返回i.name在符号表的入口指针，
否则返回NULL。 (c) 定义语义函数emit(op,arg1,arg2,result)，emit的功能是产 生一个四元式并填入四元式表中。
4.4
表达式及赋值语句的翻译 { E.place=newtemp( ); emit(+,E(1).place, E(2).place, E.place); }

(2) 优化的布尔表达式文法： G[E]： E→EAE | EBE | ┐E | (E) | i | i rop i EA→E∧ EB→E∨ 好处：在句子中，如果出现 “a∨b”或“a ∧ b”之类的
表达式，当扫描到“a∨”或“a ∧”之后就立即可以进行规约， 不用去关系b的取值。
4.4
表达式及赋值语句的翻译

所以，按照优化方式计算布尔表达式，需要给出整个表达式
的真假出口。 (1) 真出口： 若E(1)为真，则E为真； 若E(2)为真，则E为真；

所以E的真出口有两个：
E(1)的真出口和E(2)的真出口。

(a) E = E(1)∨E(2)
(2) 假出口：
E(1)的假出口并不是E的假出口，Ｅ(1)如果为假，必须计算E(2) ， 因此：E(2)的假出口是整个Ｅ的假出口。
(d) 定义语义函数newtemp( )，即每次调用newtemp( )时都将回 送一个代表新临时变量的整数码；临时变量名按产生的顺序可 设为T1、T2……
4.4
表达式及赋值语句的翻译 { E.place= E(1).place ;}
(5) E→(E(1))
(6) E→i
{ p=lookup(i.name); if(p!=NULL) E.place=p; else error ( ); }


计算布尔表达式的值有两种方法：
1、按照优先级和各变量的值，一步步求出结果；
2、优化计算：
b = true; a = b ∨ c ; (不计算c, a=true) b = false; a = b ∧ c ; (不计算c, a=false)
4.4
表达式及赋值语句的翻译
2、布尔表达式的计算
(q) (_ , _ , _ , r) (p) (_ , _ , _ , q)
(r) (_ , _ , _ , t) (q) (_ , _ , _ , t)
(p) (_ , _ , _ , t)
4.4

表达式及赋值语句的翻译
(3) 其它需要说明的问题： 1、对于每个非终结符E，我们需要为它赋予两个语义值 E.tc和E.fc，分别用来记录E所对应的四元式的真链和假链。 也就是说，为每个非终结符E添加两个属性：tc和fc；因此，
4.4
表达式及赋值语句的翻译
2、布尔表达式的计算

(1) 假出口：
若E(1)为假，则E为假； 若E(2)为假，则E为假； 所以E的假出口有两个： E(1)的假出口和E(2)的假出口。
(b) E = E(1) ∧ E(2)

(2) 真出口：
E(1)的真出口并不是E的真出口，Ｅ(1)如果为真，必须计算E(2) ， 因此：E(2)的真出口是整个Ｅ的真出口。 练习布尔表达式 a∧b∨c≥d 的真假出口。
4.4

表达式及赋值语句的翻译
布尔表达式中，每个布尔分量一般至少对应两个四元式。
例如：E = E(1)∨E(2) = a∨b
对应: (1)(jnz, a,_,真出口） (2)(j,_,_,3) (3)(jnz, b,_,真出口) (4)(j,_,_,假出口)
if(a || b) c=1;
(5)(=,c,_,1)
2、∧和∨服从左结合
3、运算符的优先级：算术 ⋗关系⋗布尔⋗“=”
4.4

表达式及赋值语句的翻译
(2)运算对象(三种)：
布尔变量 布尔常量（false、true） 关系表达式
1、运算符rop ： <、<=、==、!=、>=、> 2、运算对象：算术表达式
3、返回值类型：bool类型
例：bool a,b,c; int x,y,z a = b ∨ c ∧ true ∨ (x+y >= z) a = b ∨ c ∧ true ∨ x+y >= z 思考：运算顺序？？
例4.2 试分析赋值语句X= -B*(C+D)的语法制导翻译过程 。
[解答] 赋值语句X=-B*(C+D)的语法制导翻译过程如表4.2
所示(加工分析过程参考表4.1)。
其实，利用带注释的语法树进行规约的同时， 就可以完成相应的语义分析（一起看黑板）。
表4.2(1) 赋值语句X=−B*(C+D)的翻译过程
4.4
表达式及赋值语句的翻译
2、布尔表达式的计算

了解1：对布尔运算、关系运算、算术运算的运算对象的类型
可不区分布尔型或算术型，假定不同类型的变换工作将在需 要时强制执行。 思考：C语言的强制转换？？ 了解2：布尔表达式在程序语言中不仅用作计算布尔值，还作 为控制语句(如if-else、while等)的条件表达式，用以确定程序 的控制流向。无论布尔表达式的作用如何，按照程序执行的 顺序，都必须先计算出布尔表达式的值。
4.4
表达式及赋值语句的翻译
非终结符A代表“赋值句” 非终结符E代表“表达式”
考虑以下文法G[A]: A→ i = E
E→ E+E | E*E | −E | (E) | i
显然，文法G[A] 是一个二义文法，但通过确定运算符的结合 性及规定运算符的优先级就可避免二义性的发生。 用该文法作为示例的目的：为了更简要地说明语义子程序的 设计过程以及赋值语句的语法制导翻译过程。 如，对于赋值语句x=-b*(c+d)，已经预先规定运算顺序
本讲目标

பைடு நூலகம்
第四章《语义分析和中间代码生成》

4.4
表达式及赋值语句的翻译
简单算术表达式和赋值语句的翻译 布尔表达式的翻译(难点)
重点掌握

算术表达式语义子程序 布尔表达式的真假出口


布尔表达式的语义子程序
根据翻译图得到布尔表达式的四元式
4.4

表达式及赋值语句的翻译
4.4.1 简单算术表达式和赋值语句的翻译
{ E.place=newtemp( ); emit(*,E(1).place, E(2).place,E.place); }
(2) E→ E(1)+E(2)
(3) E→ E(1)*E(2)
(4) E→−E(1)
{ E.place=newtemp( ); emit(uminus, E(1).place,_, E.place); }

1.3.3 语义分析和中间代码生成（续） –简单算术表达式的计值顺序与四元式出现的顺序相同： –例如，计算圆柱体表面积的C语言程序： s = 2 * 3.1416 * r *（h + r）;
赋值语句的四元式中间代码：
（1）（*，2, 3.1416，T1） （2）（*，T1, r， （3）（+，h, r， （4）（*，T2, T3， （5）（=，T4, _， T2） T3） T4） s）