lxy第2章

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编译原理
高级语言及其语法描述
上下文无关文法
文法是描述语言的语法结构的形式规则（即语法规 文法是描述语言的语法结构的形式规则（ 则）。 上下文无关文法所定义的语法范畴（或语法单位） 上下文无关文法所定义的语法范畴（或语法单位）是 完全独立于这种范畴可能出现的环境的。 完全独立于这种范畴可能出现的环境的。 上下文无关文法不宜于描述任何自然语言， 上下文无关文法不宜于描述任何自然语言，但对于现 今的程序语言来说，上下文无关文法基本上是够用了。 今的程序语言来说，上下文无关文法基本上是够用了。
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高级语言及其语法描述
例： {a,b}， ∑＝{a,b}，则 ={ε a,b,aa,ab,ba,bb,aaa,…｝。 ∑﹡={ε,a,b,aa,ab,ba,bb,aaa, ｝。 表示不含任何元素的空集｛｝。 Ф：表示不含任何元素的空集｛｝。 注意：要注意ε {}和 的区别。 注意：要注意ε、{}和{ε}的区别。
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高级语言及其语法描述
从一个具体英文例句的分析出发，引进有关上下文无关文法的基本概 从一个具体英文例句的分析出发， 比如，我们写了这样一个句子： 念。比如，我们写了这样一个句子： He gave me a book． 这是一个语法上正确的句子，因为它满足英语中的基本语法规则。 这是一个语法上正确的句子，因为它满足英语中的基本语法规则。 有下面语法规则： 有下面语法规则： 句子＞ 主语＞＜谓语＞＜间接宾语＞＜直接宾语＞ ＞＜谓语＞＜间接宾语＞＜直接宾语 ＜句子＞→＜主语＞＜谓语＞＜间接宾语＞＜直接宾语＞ 主语＞ 代词> ＜主语＞→<代词> ＜谓语＞→<动词> 谓语＞ 动词> 间接宾语＞ 代词＞ ＜间接宾语＞→＜代词＞ 直接宾语＞ 冠词＞＜名词＞ ＞＜名词 ＜直接宾语＞→＜冠词＞＜名词＞ 代词＞ <代词＞→He 代词＞ ＜代词＞→me ＜冠词＞→a 冠词＞ 动词>→gave ＜动词>→gave 名词＞ ＜名词＞→book
字母表（Σ）：符号的有限集合， 例：∑ = {0,1} 符号的有限集合， 字母表（ ）：符号的有限集合 符号：字母表的每个元素称为一个符号。 符号：字母表的每个元素称为一个符号。 符号串： 是指由Σ中的符号所构成的一个有穷序列。 符号串： 是指由Σ中的符号所构成的一个有穷序列。 符号串的长度：符号串种符号的个数，记作|x|. 符号串的长度：符号串种符号的个数，记作|x|. 空串(空字) 不包含任何符号的序列，记为ε 空串(空字)：不包含任何符号的序列，记为ε。 |ε|=0. 表示Σ上的所有符号串的全体，空字ε Σ﹡:表示Σ上的所有符号串的全体，空字ε也包括 在其中。 在其中。例：
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高级语言及其语法描述
例 变量是一个算术表达式； “变量是一个算术表达式； E1和E2是算术表达式 是算术表达式， E1＋E2,E1*E2和 El） 若E1和E2是算术表达式，则E1＋E2,E1*E2和（El）也 是算术表达式。 是算术表达式。” 对于这个定义，若用产生式来描述，则可将它写成： 对于这个定义，若用产生式来描述，则可将它写成： E→i E→E＋ E→E＋E E→E * E E→（ E→（E)
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高级语言及其语法描述
∑﹡的子集U和V的（连接）积定义为UV＝ 的子集U 连接）积定义为UV UV＝ αβ| ｛αβ|α∈U&β∈V} 即集合UV中的符号串是由U UV中的符号串是由 的符号串连接而成的。 即集合UV中的符号串是由U和V的符号串连接而成的。 注意，一般而言，UV≠VU， 注意，一般而言，UV≠VU， (UV)W=U(VW）。 但(UV)W=U(VW）。 自身的n 连接） V自身的n次（连接）积记为 =VV……V Vⁿ=VV V 规定： ={ε 规定：V°={ε} V° ∪V¹ ∪V² 令 V*= V° ∪V ∪V² ∪V ³ ∪…… 的闭包。 =VV﹡ 的正则闭包。 称V﹡是V的闭包。记V﹢=VV﹡，称V+是V的正则闭包。
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高级语言及其语法描述
2.3 程序语言的语法描述
重点讨论上下文无关文法、语法分析树，以及文 重点讨论上下文无关文法、语法分析树， 上下文无关文法 法的二义性问题 二义性问题。 法的二义性问题。最后还将对形式语言进行简单 概述。 概述。
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高级语言及其语法描述
字母表与符号
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第二章 高级语言及其语法描述
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2.1 程序语言的定义
一个程序语言是一个记号系统。程序语言主要由语 一个程序语言是一个记号系统。程序语言主要由语 法和语义两个方面定义 两个方面定义。 法和语义两个方面定义。
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语法
语言的语法：指由程序语言基本符号组成程序中各 语言的语法： 个语法单位（包括程序）的一组规则， 个语法单位（包括程序）的一组规则，其中由单词 构成语法单位的规则称为语法规则（产生规则） 构成语法单位的规则称为语法规则（产生规则） ， 而由基本符号构成单词的规则称为词法规则。 而由基本符号构成单词的规则称为词法规则。 单词符号：语言中具有独立意义的最基本结构。 单词符号：语言中具有独立意义的最基本结构。包 括基本字、常数、标识符、算符和界符等。 括基本字、常数、标识符、算符和界符等。 语法单位：由单词符号形成的较大的结构。 语法单位：由单词符号形成的较大的结构。包括表 达式、语句、子程序、函数、过程和程序。 达式、语句、子程序、函数、过程和程序。
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高级语言及其语法描述
一个上下文无关文法G是一个四元式（VT,VN,S,ρ)， ,S,ρ 一个上下文无关文法G是一个四元式（ 其中 是一个非空有限集，它的每个元素称为终结符号； VT是一个非空有限集，它的每个元素称为终结符号； 是一个非空有限集，它的每个元素称为非终结符号， VN是一个非空有限集，它的每个元素称为非终结符号， V T∩ V N＝φ 是一个非终结符号，称为开始符号； S是一个非终结符号，称为开始符号； 是一个产生式集合（有限）， ），每个产生式的形式是 ρ是一个产生式集合（有限），每个产生式的形式是 P→α 其中， 开始符号S P→α，其中，P∈VN， α∈(VT∪VN)* 。开始符号S 至少必须在某个产生式的左部出现一次。 至少必须在某个产生式的左部出现一次。
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高级语言及其语法描述
非终结符号（也称语法变量）用来代表语法范畴。 非终结符号（也称语法变量）用来代表语法范畴。 例如， 算术表达式” 布尔表达式” 例如，“算术表达式”、“布尔表达式”、“赋值 分程序” 过程” 句”、“分程序”、“过程”等。 开始符号是一个特殊的非终结符号 是一个特殊的非终结符号， 开始符号是一个特殊的非终结符号，它代表所定义 的语言中我们最终感兴趣的语法范畴， 的语言中我们最终感兴趣的语法范畴，这个语法范 畴通常称为“句子” 畴通常称为“句子”。
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语义
一个语言的语义是指这样的一组规则，使用它可以 一个语言的语义是指这样的一组规则， 语言的语义是指这样的一组规则 定义一个程序的意义。这些规则称为语义规则。 定义一个程序的意义。这些规则称为语义规则。 静态语义：编译时刻可以确定的语法单位含义。 静态语义：编译时刻可以确定的语法单位含义。 动态语义： 动态语义：运行时刻才能理解与确定的语法单位含 义。 采用基于属性文法的语法制导翻译方法。 采用基于属性文法的语法制导翻译方法。
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符号串集合的运算
语言的运算 和：L∪M = {s | s ∈L 或 s ∈ M } 连接： 连接：LM = {st | s ∈ L 且 t ∈ M} 指数： 指数：L0是{ε }，Li是Li-1L 闭包： 闭包：L∗ = L0 ∪ L1 ∪ L2 ∪… 正闭包： 正闭包： L+ = L1 ∪ L2 ∪…
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高级语言及其语法描述
产生式（也称产生规则或简称规则）是定义语法范 产生式（也称产生规则或简称规则） 畴的一种书写规则。 畴的一种书写规则。一个产生式的形式是 A→α A→α 其中，箭头（有时也用：：＝）左边的A ：：＝）左边的 其中，箭头（有时也用：：＝）左边的A是一个非终结 称为产生式的左部符号；箭头右边α 符，称为产生式的左部符号；箭头右边α的是由终 结符号或/与非终结符号组成的一符号串， 结符号或/与非终结符号组成的一符号串，称为产生 式的右部。 式的右部。
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高级语言及其语法描述
词法规则是指单词符号的形成规则。 词法规则是指单词符号的形成规则。 语言的单词符号是由词法规则所确定的。 语言的单词符号是由词法规则所确定的。词法规则 规定了字母表中哪样的字符串是一个单词符号。 规定了字母表中哪样的字符串是一个单词符号。
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＜句子＞ ==> ＜主语＞＜谓语＞＜间接宾语＞＜直接宾语＞ 句子＞ 主语＞＜谓语＞＜间接宾语＞＜直接宾语＞ ＞＜谓语＞＜间接宾语＞＜直接宾语 代词＞＜谓语＞＜间接宾语＞＜直接宾语＞ ＞＜谓语＞＜间接宾语＞＜直接宾语 ==> ＜代词＞＜谓语＞＜间接宾语＞＜直接宾语＞ He＜谓语＞＜间接宾语＞＜直接宾语＞ ＞＜间接宾语＞＜直接宾语 ==> He＜谓语＞＜间接宾语＞＜直接宾语＞ He＜动词＞＜间接宾语＞＜直接宾语＞ ＞＜间接宾语＞＜直接宾语 ==> He＜动词＞＜间接宾语＞＜直接宾语＞ gave＜间接宾语＞＜直接宾语＞ ＞＜直接宾语 ==> He gave＜间接宾语＞＜直接宾语＞ gave＜代词＞＜直接宾语＞ ＞＜直接宾语 ==>He gave＜代词＞＜直接宾语＞ me＜直接宾语＞ ==> He gave me＜直接宾语＞ me＜冠词＞＜名词＞ ＞＜名词 ==> He gave me＜冠词＞＜名词＞ a＜名词＞ ==> H gave me a＜名词＞ ==> He gave me a book
语法规则是语法单位的形成规则。 语法规则是语法单位的形成规则。 语言的语法规则 语法规则规定了如何从单词符号形成更大的 语言的语法规则规定了如何从单词符号形成更大的 结构（即语法单位）。 结构（即语法单位）。 语言的词法规则和语法规则定义了程序的形式结构， 语言的词法规则和语法规则定义了程序的形式结构， 是判断输人字符串是否构成一个形式上正确（ 是判断输人字符串是否构成一个形式上正确（即合 程序的依据。 式）程序的依据。
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高级语言及其语法描述
语用
语用：表示语言符号及其使用者之间的关系，涉及 语用：表示语言符号及其使用者之间的关系， 符号的来源、使用和影响。 符号的来源、使用和影响。
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高级语言及其语法描述
程序语言基本功能：描述数据和对数据的运算。 程序语言基本功能：描述数据和对数据的运算。 程序（本质上说）是描述一定数据的处理过程。 程序（本质上说）是描述一定数据的处理过程。
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高级语言及其语法描述
2.2 高级语言的分类
一、强制式语言 二、应用式语言 三、基于规则的语言 四、面向对象语言
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高级语言及其语法描述
名字和标识符
名字由标识符表示。 名字由标识符表示。 标识符由字母或数字组成以字母开头的一个字符串。 标识符由字母或数字组成以字母开头的一个字符串。 名字的左值：指名字所代表的存储单元的地址。 名字的左值：指名字所代表的存储单元的地址。 名字的右值：指该单元的内容。 名字的右值：指该单元的内容。 本质区别：标识符是一个没有意义的字符序列， 本质区别：标识符是一个没有意义的字符序列，但 名字却有明确的意义或属性。 名字却有明确的意义或属性。
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高级语言及其语法描述
语法分析树:用一种图示化的方法来表示这种推导
句子 主语 谓语 间接宾语 直接宾语
代词
动词
代词
冠词
名词
He
gave
me
a
book
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高级语言及其语法描述
上下文无关文法描述
一个上下文无关文法G包括四个组成部分：一组终 一个上下文无关文法G包括四个组成部分： 结符号，一组非终结符号，一个开始符号， 结符号，一组非终结符号，一个开始符号，以及一 组产生式。 组产生式。 终结符号乃是组成语言的基本符号 乃是组成语言的基本符号， 终结符号乃是组成语言的基本符号，在程序语言中 就是以前屡次提到的单词符号，如基本字、标识符、 就是以前屡次提到的单词符号，如基本字、标识符、 常数、算符和界符等。从语法分析的角度来看， 常数、算符和界符等。从语法分析的角度来看，终 结符号是一个语言的不可再分的基本符号。 结符号是一个语言的不可再分的基本符号。