第8章 中间代码与语法制导方法

13年5月12日星期日
中间代码、语法制导方法
定义 中间代码：又称为中间语言，是复杂性介于源程序和机器语言 之间的一种表示形式。 常见的中间代码形式有逆波兰式、三元式、四元式、树等。 翻译方法分类 1．语法制导翻译 语法制导翻译方法是一种形式化方法，它严格依赖于产生式结 构，产生式发生变化，语法制导翻译程序也要随之发生变化，否则便 不能正常工作。 2．非语法制导翻译 非语法制导翻译方法不依赖于产生式，而只依赖于输入。无论 产生式（语法）怎么变化，只要输入不变，该翻译程序照样可以正常 工作。 注：语法可以任意变化，但应保证语法所生成的语言不变。
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表达式的三元式及其语法制导生成
1. 三元式
（1）定义： 三元式的一般形式是： i：（ω，Opr1，Opr2） 其中：i为三元式编号；ω为运算符部分；Opr1和Opr2为 运算对象部分。 运算对象部分可以是变量名或三元式编号，如果是三元式 编号j，则表示该运算分量的值是对应三元式j的计算结果。 Tri（E）：表示表达式E对应的三元式序列； Last（E）：表示表达式E对应三元式序列中最后三元式编 号，如果E为一个变量x，则Last（E）＝x。
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表达式四元式元式及其语法制导生成
1. 基本概念 四元式的一般形式是： （ω，Opr1，Opr2，Result） 其中：ω为运算符部分；Opr1和Opr2为运算对象部分； Result是运算结果变量名。 运算对象部分可以是程序中定义的变量名或其它四元式生成 的临时结果变量名。 Four（E）：表示表达式E对应的四元式序列； Res（E）：表示表达式E的结果变量名。
注：语法分析程序应在归约之前调用相应语义子程序，然后再完成归约操作。
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表达式的三元式及其语法制导生成 例：求表达式A*（B+C）对应的三元式序列。 解：求解过程如下：
Syn i F T T* T*（ T*（i T*（F T*（T T*（E T*（E+ T*（E+i T*（E+F T*（E+T T*（E T*（E） T*F T E A A A A A AB AB AB AB AB ABC ABC A① A① A① ② ② Sem 输入流 A*（B+C） *（B+C） *（B+C） *（B+C） （B+C） B+C） +C） +C） +C） +C） C） ） ） ） ） A A A A A B B B B B C C C C C C C C 2：（*，A，①） 1：（+，B，C） id Trip
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表达式四元式元式及其语法制导生成
2. 中缀式及其四元式定义
序号 1 产生式 E→T 中缀表达式 E＝T Four（T） Res(E)=Res(T) Four(E(1)) Four(T) (+，Res(E(1))，Res(T)，Temp) Res(E)=Temp Four(E(1)) Four(T) (-，Res(E(1))，Res(T)，Temp) Res(E)=Temp Four（F） Res(T)=Res(F) Four(T(1)) Four(F) (*，Res(T(1))，Res(F)，Temp) Res(T)=Temp Four(T(1)) Four(F) (/，Res(T(1))，Res(F)，Temp) Res(T)=Temp 空 Res(E)=id Four（F） Res(F)=Res(E) 四元式
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表达式的三元式及其语法制导生成
（2）中缀式及其三元式定义 文法G（E）的中缀式及其三元式定义如下：
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 产生式 E→T E→E+T E→E-T T→F T→T*F T→T/F F→i F→(E) 中缀表达式 E＝T E＝E(1)+T E＝E(1)-T T＝F T＝T(1)*F T＝T(1)/F F＝i F＝(E) Tri(E)=Tri(T) Last(E)=Last(T) Tri(E)=Tri(E(1))ǁ‖Tri(T)ǁ‖i:(+,Last(E(1)),Last(T)) Last(E)=i (i是新三元式编号) Tri(E)=Tri(E(1))ǁ‖Tri(T)ǁ‖i:(-,Last(E(1)),Last(T)) Last(E)=i (i是新三元式编号) Tri(T)=Tri(F) Last(T)=Last(F) Tri(T)=Tri(T(1))ǁ‖Tri(F)ǁ‖i:(*,Last(T(1)),Last(F)) Last(T)=i (i是新三元式编号) Tri(T)=Tri(T(1))ǁ‖Tri(F)ǁ‖i:(/,Last(T(1)),Last(F)) Last(T)=i (i是新三元式编号) Tri(F)=空 Last(F)=id Tri(F)=Tri(E) Last(F)=Last(E) 逆波兰式
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表达式的逆波兰式及其语法制导生成
根据上述定义，可将文法G（E）各产生式对应的逆波兰式定义写出，如下表： 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 产生式 E→T E→E+T E→E-T T→F T→T*F T→T/F F →i F→(E) 中缀表达式 E＝T E＝E(1)+T E＝E(1)-T T＝F T＝T(1)*F T＝T(1)/F F＝i F＝(E) 逆波兰式 Pos(E)=Pos(T) Pos(E)=Pos(E(1))‖Pos(T)‖+ Pos(E)=Pos(E(1))‖Pos(T)‖Pos(T)=Pos(F) Pos(T)=Pos(T(1))‖Pos(F)‖* Pos(T)=Pos(T(1))‖Pos(F)‖/ Pos(F)=i Pos(F)=Pos(E)
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表达式的三元式及其语法制导生成
算法：
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 产生式 E→T E→E+T E→E-T T→F T→T*F T→T/F F→i F→(E) 空 GenTrip（+）; GenTrip（-）; 空 GenTrip（*）; GenTrip（/）; Sem[s]=id;s++; 空 语义子程序
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中间代码、语法制导方法
该文法中，可用B.Vers表示串B的逆串，则： G（B）： 1．B→a B.Vers=a 2．B→b B.Vers=b 3．B(1)→B(2)a B(1).Vers=a^B(2).Vers 4．B(1)→B(2)b B(1).Vers=b^B(2).Vers 按照上述规则求输入串的逆串计算过程如图所 示： 上述过程首先通过语法分析建立句子abb对应的 语法树，然后从叶子结点向树根逐步求每个非终结 符对应的逆串B.Vers，最后树根对应的逆串B.Vers 记为整个句子的逆串。
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表达式的逆波兰式及其语法制导生成
如果设置一个逆波兰式区，将生成的逆波兰式依次放在该区中，便不需 进行逆波兰式之间的捻接错作，文法G（E）各语义子程序便更加简单，如 下表： 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 产生式 E→T E→E+T E→E-T T→F T→T*F T→T/F F →i F→(E) 语义子程序 空 Write（+） Write（-） 空 Write（*） Write（/） Write（id） 空
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表达式的三元式及其语法制导生成
（3）语法制导翻译算法 定义： 语义栈（记为Sem）：用于存放运算对象信息，即变量标识符的地址或 三元式编号；堆栈指针为s，栈顶元素为Sem[s-1]。 语法栈（记为Syn）：用于进行语法分析；堆栈指针为k，栈顶元素为 Syn[k-1]。 三元式区（记为Trip）：用于存放生成的三元式序列；指针为j，Trip[j] 为下一个生成的三元式应该写入的空位置。 引入生成三元式的函数： Void GenTrip(ω) { Trip[j]=(ω,Sem[s-2],Sem[s-1]); Sem[s-2]=j; j++; s--; }
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表达式的逆波兰式及其语法制导生成
逆波兰式又称为后缀表达式，例如A*B的逆波兰式为AB*，A +B*C的逆波兰式为ABC*+。 逆波兰式主要用于表达式的中间代码生成，仍考虑上节给出 的文法G（E）： 1．E→T 2．E→E+T 3．E→E-T 4．T→F 5．T→T*F 6．T→T/F 7．F→i 8．F→(E) 这里用Pos（E）表示中缀表达式E对应的逆波兰式，因此，当 E＝E1ωT时，有： Pos(E)=Pos(E1)‖Pos(T)‖ω 其中，运算“‖”定义为串的“捻接”。
第八章 中间代码与语法制导方法
1. 2. 3. 4. 5. 中间代码与语法制导方法 表达式的逆波兰式及其语法制导生成 表达式的三元式和语法制导生成 表达式的四元式及其语法制导生成 语句的中间代码及其语法制导生成
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编译中的语义处理包含两方面内容： 1．审查每个语法结构的静态语义，即验证语 法结构合法的程序是否真正有意义，称为静态语义 分析或静态审查； 2．如果静态语义正确，语义处理则要执行真 正的翻译，即要么生成程序的一种中间表示形式 （中间代码），要么生成实际的目标代码。
A A A A A AB AB AB AB AB ABC ABC ABC+ ABC+ ABC+ ABC+* ABC+*
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表达式的逆波兰式及其语法制导生成
小结： 理解语法制导翻译方法的基本概念，掌握表达 式的逆波兰式表示法及其语法制导生成方法，能够写 出给定表达式的逆波兰式翻译过程。
例： Pos(A+B*C)＝Pos(A)‖Pos(B*C)‖+＝ABC*+ Pos(A*B+C)＝Pos(A*B)‖Pos(C)‖+＝AB*C+
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表达式的逆波兰式及其语法制导生成
由于上述文法G（E）共包含8个产生式，因此在设 计翻译程序时需定义8个语义子程序。 调用对应语义子程序时，已生成相应语法对象的逆 波兰式，操作时应按照先调用后归约的顺序进行，语义 子程序要完成的工作只是将各语法对象对应的逆波兰式 以及文法终结符按照产生式对应的逆波兰式定义链接起 来生成新的逆波兰式即可。
注：文法中的符号i是一个语法符号，是标识符的抽象表示，并不表示 具体的标识符，因此语义子程序在翻译时不能将i写入逆波兰式，而应根 据到Token表中查找其具体信息，这里用id表示标识符自身。
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表达式的逆波兰式及其语法制导生成
例：A*（B+C）的翻译过程：
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 语法栈 # #A #F #T #T* #T*( #T*(B #T*(F #T*(T #T*(E #T*(E+ #T*(E+C #T*(E+F #T*(E+T #T*(E #T*(E) #T*F #T #E 输入流 A*(B+C)# *(B+C)# *(B+C)# *(B+C)# (B+C)# B+C)# +C)# +C)# +C)# +C)# C)# )# )# )# )# # # # # 动作 移进 归约7 归约4 移进 移进 移进 归约7 归约4 归约1 移进 移进 归约7 归约4 归约2 移进 归约8 归约5 归约1 完成 逆波兰式区
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表达式的三元式及其语法制导生成
例：求下列中缀表达式对应的三元式序列： ① A*B+C ② A*B+C/D ③ A∨B∧x≠y+1∨(x≥0∨B)∧D 解：
A*B+C 1：（*，A，B） 2：（+，①，C） 三 元 式 序 列 A*B+C/D 1：（*，A，B） 2：（/，C，D） 3：（+，①，②） A∨B∧x≠y+1∨(x≥0∨B)∧D 1：（+，y，1） 2：（≠，x，①） 3：（∧，B，②） 4：（∨，A，③） 5：（≥，x，0） 6：（∨，⑤，B） 7：（∧，⑥，D） 8：（∨，④，⑦）
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中间代码、语法制导方法
例：考虑文法G（B）： 1．B→a 2．B→b 3．B→Ba 4．B→Bb 设计一个翻译程序，将L（G(B)）的任一符号串翻译成其逆 串，如将abb翻译成bba。 分析： 语法制导翻译方法是严格地根据文法产生式导出翻译程序的一 种翻译方法。实现时应对每个产生式设计相应子程序（称为语义子 程序）用于实现自己那部分的翻译工作。 翻译过程中，当一个产生式被用于匹配（自顶向下）或归约 （自底向上）时，调用相应的语义子程序进行翻译。