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；

12
5.1.1 继承属性和综合属性


不允许N的继承属性通过N的子结点上的属性来定 义，但是允许N的综合属性依赖于N本身的继承属 性。 终结符号有综合属性（由词法分析获得），但是 没有继承属性。
13
语法制导定义（SDD）的例子

目标： 计算表达式L的值 （属性val） 计算L的val值需要 E的val值 E的val值又依赖于 E和T的val值 … 终结符号digit有综 合属性lexval。
37
2 后缀SDT的语法分析栈实现

可以在LR语法分析的过程中实现



归约时执行相应的语义动作 定义可以记录各个文法符号的属性的union结构 栈中的每个文法符号（或者状态）的附带一个 这样的结构的值； 在按照产生式A→XYZ归约时，Z的属性可以在 栈顶找到，Y的属性可以在下一个位置找到，X 的属性可以在再下一个位置找到。
32

受控的副作用


受控副作用的例子

L→En


变量声明的SDD中的副作用

通过副作用打印出E的值 总是在最后执行，且不会影响其它属性的求值 addType将标识符的类型信息加入到标识符表中。 只要标识符不被重复声明，标识符的类型信息总是正确的。
print(E.val)
33
5.3 语法制导的翻译方案

D → T { L.in := T.type } L T → int { T.type := integer }
T → real { T.type := real }
L → { L1.in := L.in }L1,id{…} 语义——可以看成是相应文法符号的属性
8

适宜在进行推导时完成

S属性的SDD
27
5.2.3 S属性的SDD

每个属性都是综合属性 都是根据子构造的属性计算整个构造的属性。 在依赖图中，总是通过子结点的属性值来计 算父结点的属性值。可以和自顶向下、自底 向上的语法分析过程一起计算

自底向上：关的属性 递归子程序法中，在过程A()的最后计算A的属性
30
带有继承属性L.inh的语法制导定义 产生式 DTL T int T float L L1,id L id 语义规则 Linh:=T type T type :=integer T type :=float L1 inh :=L inh addtype(id entry,L inh) addtype(id entry,L inh)
第5章 语法制导的翻译
1
本章重点

语法制导定义

S属性定义 L属性定义 语法制导定义和翻译方案的关系

语法制导的翻译方案设计


自底向上实现L属性的SDD
2
语法制导的翻译
5.1 语法制导定义 5.2 SDD的求值顺序 5.3 语法制导的翻译方案
3
第五章 语法制导的翻译

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。 语法结构具有规定的语义 根据翻译的需要设置文法符号的属性，以描述语法 结构的语义。 例如，一个变量的属性有类型，层次，存储地 址等。表达式的属性有类型，值等。

E→E1 + T T→T1 * F F →id
E.val:=E1.val+T.val T.val:=T1.val*F.val F.val:=id.val
7

适宜在完成归约的时候进行
5.1 语法制导定义
3. 典型处理方法（2） 在产生式的右部的适当位置，插入相应的语义动 作，按照分析的进程，执行遇到的语义动作
14
5.1.2 翻译方案的可视化
注释语法分析树
在分析树上求值有助于翻译方案的可视化，便 于理解。 包含了各个结点的各属性值的语法分析树
15
注释语法分析树

构造注释语法分析树步骤：


对于任意的输入串，首先构造出相应的分析树。 根据结点上的文法符号，每个结点都有相应的属 性值 按照分析树中的分支对应的文法产生式，应用相 应的语义规则计算属性值。


语法制导的翻译方案（SDT）是在产生 式体中嵌入程序片断（语义动作）的上 下文无关文法 SDT的基本实现方法：

建立语法分析树； 从左到右、深度优先地执行这些动作 基本文法是LR的，SDD是S属性的 基本文法是LL的，SDD是L属性的
34

用SDT实现两类重要的SDD

可在语法分析过程中实现的 SDT
28

自顶向下：

在分析树上计算SDD
按照后序遍历的顺序计算属性值即可 postorder(N) { for(从左边开始，对N的每个子结点C) postorder(c); 对N的各个属性求值； } 在LR分析过程中，我们实际上不需要构造 分析树的结点。

29
5.2.4 L属性的SDD

每个属性要么是
25
例5.5 依赖图的例子

3*2的注释分析树； T→FT’ {T.val = T’.syn; T’.inh = F.val;}


可能的计算顺序：

边e1、e2。
1,2,3,4,5,6,7,8.9 1,3,5,2,4,6,7,8,9
26
属性值的计算顺序




可以按照依赖图的拓扑排序计算各个属性的 值。 如果图中存在环，那么这个计算过程就无法 进行。 给定一个SDD，很难判定是否存在一棵分析 树，其对应的依赖图包含环。 但是特定类型的SDD一定不包含环，且有固 定的排序模式。
31
5.2.5具有受控副作用的语义规则

属性文法没有副作用，但是会增加描述的复 杂度


比如语法分析时如果没有副作用，符号表就必 须作为属性传递。 可以把符号表作为全局变量，然后通过副作用 函数来添加新标识符； 不会对属性求值产生约束，即可以按照任何拓 扑属性求值，不会影响最终结果。 添加部分简单的约束。
23
5.2.1 依赖图

依赖图描述了某棵特定的分析树上的各个属 性实例之间的信息流（计算顺序）

从实例a1到实例a2的有向边表示计算a2时需要 a1的值。（必须先计算a2，再计算a1）
24
5.2.1 依赖图
依赖图的构造方法 for 分析树中的每个结点n do for 与结点n对应的文法符号的每个属性a do 在依赖图中为a构造一个结点； for 分析树的每个结点n do for 结点n所用产生式对应的每条 语义规则 b:＝f（c1，c2，…，ck ) do for i:=1 to k do 从结点ci到结点b构造一条有向边；

注意：T’的属性inh实际上是继承了相应的* 号的左运算分量。
21
例5.3 3*5的注释分析树

请观察inh属性是如何传递的。
22
5.2 SDD的求值顺序


在对SDD的求值过程中，如果结点N的属 性a依赖于结点M1的属性a1，M2的属性 a2，…。那么必须先计算出Mi的属性， 才能计算N的属性a。 显然，这些值的计算顺序应该形成一个 偏序关系。

实际实现SDT时，并不会真的构造语法分析 树，而是在分析过程中执行语义动作 判断是否可在分析过程中实现



将每个语义动作替换为一个独有的标记非终结符 号；每个标记非终结符号M的产生式为M→ε。 如果新的文法可以由某种方法进行分析，那么这 个SDT就可以在这个分析过程中实现。 注意：这个断言没有考虑变量值的传递等要求。

综合属性，要么是 继承属性，且产生式A→X1X2…Xn中计算Xi.a的 规则只能使用



特点：

A的继承属性 Xi左边的文法符号Xj的继承属性或综合属性。 Xi自身的继承或综合属性。且这些属性的依赖关系不 形成环。
依赖图的边总是从左到右，从下到上。 在扫描过程中，计算一个属性值时相关的依赖 属性都已经计算完成了。
5
5.1 语法制导定义
2. 代码结构


计算学科：对信息（数据表示）描述和变换算法 的系统研究 变换：源、目标以及源与目标的对应关系 语句的代码结构 语句分类： 说明语句——符号表的查填 可执行语句——指令代码
6
5.1 语法制导定义
3. 典型处理方法（1） 对应每一个产生式编制一个语义子程序， 当一个产生式获得匹配时，调用相应的 语义子程序实现语义检查与翻译

如果某个规则N的属性a为f(N1.b1,N2.b2,……,Nk.bk)， 那么我们需要先算N1.b1,N2.b2,……,Nk.bk的值。
16
5.1.2 翻译方案的可视化


如果可以给各个属性值排出顺序，那么这个注 释分析树就可以计算得到。 S属性的SDD一定可以按照自底向上的方式求值。 但是下面的SDD不能计算
属性值的计算和产生式相联系。随着语法分析的进行， 执行属性值的计算，完成语义分析和翻译的任务。
4

基本思想


5.1 语法制导定义
1. 语义分析的任务 语义检查

例：类型、运算、维数、越界
例：变量的存储分配 例：表达式的求值 例：语句的翻译（中间代码的生成）

语义处理


总目标：生成等价的中间代码


输入串：3*4*5 请观察左边的T对应的部分，和右边的T’对应部分 计算方法：把T’之外的部分的值继承给T’。
T T T * F digit:3 * F digit:5 F * T T’ F digit: 4 * T’ T
F
digit:3
digit:4
F
T’
20
digit:5 ε
适用于自顶向下分析的SDD
10
5.1 语法制导定义
5.语法制导的翻译 在产生式体中加入语义动作，并在适当的时 候执行这些语义动作

E→E1+T
{print ‘+’;}
11
5.1.1 继承属性和综合属性


综合属性(synthesized attribute)：分析树结点N上的 非终结符号A的属性值由N的产生式所关联的语义 规则来定义，又称为S-属性定义。 必然通过N的子结点或N本身的属性值来定义 继承属性(inherited attribute)：分析树结点N的属性 值由N的父结点所关联的语义规则来定义。又称为 L-属性定义。 依赖于N的父结点、N本身和N的兄弟结点上的属 性值。
35
5.3.1后缀翻译方案

文法可以自底向上分析且SDD是S属性的



可以构造出SDT，且所有的动作都放在产生 式最后； 分析过程中在按照这个产生式归约时执行这 个动作； 计算得到的属性值放在栈中；

所有动作都在产生式最右端的SDT称为 后缀翻译方案
36
1 后缀翻译方案的例子

实现桌上计算机的后缀SDT

A→B
A.s=B.i；B.i=A.s+1；
17
例5.2 输入：3*5+4n的 注释语法分析树
L val=19
Eval=19 +
n
Eval=15 Tval=15
Tval=4 Fval=4
Tval=3
Fval=3
*
Fval=5 digitlexval=5
digitlexval=4