编译原理 第9章 语义分析和代码生成(Modified)
语义分析与代码生成
第七章语义分析与代码生成7.1 语法制导翻译编译程序的实质性工作是翻译，即为源程序生成目标代码。
为此，我们必须知道程序的含义是什么（语义分析）？应该翻译成什么（代码生成）？在三、四章，我们主要讨论了源程序的识别，即判定一个源程序是否符合源语言的文法。
在讨论语法分析时曾说过，上下文无关文法不足以描述编程语言的全部语法特征。
为了说明这一点，让我们来看一个例子：V ARi:integer;BEGINj:=i*iEND;如果j没有在外层块中说明，那么赋值语句中出现的j就是非法的。
这是一种上下文敏感的成分。
为了清楚地说明这一点，假定j是在自顶向下分析过程中由非终极符<变量>导出的，在这次推导之前的句型为αVARj:integer;β<变量>γ其中α,β,γ为符号串。
推导后的句型为αVARj:integer;βjγ为了保证变量在使用前必须说明，需要有如下形式的规则：V AR j:integer;β<变量>→V AR j:integer;βj而不是<变量>→j即<变量>只有在一定的上下文中才可以展开成j。
上下文敏感成分的分析实质上是语法分析的内容。
但是，因为我们的语法分析是以上下文无关文法为基础的，没有考虑上下文敏感成分的处理，所以必须在语义分析时加以考虑。
这相当于把语言的敏感成分划归为语言的语义范畴（尽管在概念上并非如此）。
比如说在处理说明V AR j:integer时，语义分析应该将这个说明所提供的信息填入符号表，即完成对符号表的插入操作；当然也需要完成其它的语义分析工作，而后在确定是否可用规则<变量>→j进行推导时，就可通过对符号表的检索操作来完成。
如果符号表中有标识符j，而且j又是个变量标识符，就可以用此规则进行推导。
除了敏感成分的处理之外，为了生成目标代码，所需要完成的一切操作都属于语义分析的范畴。
考虑如下条件语句：IF E THEN S1 ELSE S2为它生成的目标代码应具有图7.1的结构（称为它的目标结构），其中，计算E的目标指令、S1和S2的目标指令是在处理表达式和语句时生成的，处理条件语句时所生成的指令就是“jumpf l0”和“jump l1”。
编译原理实验报告
编译原理实验报告一、实验目的本次编译原理实验的主要目的是通过实践加深对编译原理中词法分析、语法分析、语义分析和代码生成等关键环节的理解，并提高实际动手能力和问题解决能力。
二、实验环境本次实验使用的编程语言为 C/C+＋，开发工具为 Visual Studio 2019，操作系统为 Windows 10。
三、实验内容（一）词法分析器的设计与实现词法分析是编译过程的第一个阶段，其任务是从输入的源程序中识别出一个个具有独立意义的单词符号。
在本次实验中，我们使用有限自动机的理论来设计词法分析器。
首先，我们定义了单词的种类，包括关键字、标识符、常量、运算符和分隔符等。
然后，根据这些定义，构建了相应的状态转换图，并将其转换为程序代码。
在实现过程中，我们使用了字符扫描和状态转移的方法，逐步读取输入的字符，判断其所属的单词类型，并将其输出。
（二）语法分析器的设计与实现语法分析是编译过程的核心环节之一，其任务是在词法分析的基础上，根据给定的语法规则，判断输入的单词序列是否构成一个合法的句子。
在本次实验中，我们采用了自顶向下的递归下降分析法来实现语法分析器。
首先，我们根据给定的语法规则，编写了相应的递归函数。
每个函数对应一种语法结构，通过对输入单词的判断和递归调用，来确定语法的正确性。
在实现过程中，我们遇到了一些语法歧义的问题，通过仔细分析语法规则和调整函数的实现逻辑，最终解决了这些问题。
（三）语义分析与中间代码生成语义分析的任务是对语法分析所产生的语法树进行语义检查，并生成中间代码。
在本次实验中，我们使用了四元式作为中间代码的表示形式。
在语义分析过程中，我们检查了变量的定义和使用是否合法，类型是否匹配等问题。
同时，根据语法树的结构，生成相应的四元式中间代码。
（四）代码优化代码优化的目的是提高生成代码的质量和效率。
在本次实验中，我们实现了一些基本的代码优化算法，如常量折叠、公共子表达式消除等。
通过对中间代码进行分析和转换，减少了代码的冗余和计算量，提高了代码的执行效率。
编译原理语义分析与中间代码生成
编译原理语义分析与中间代码生成在编译原理中，语义分析是编译器的重要组成部分之一，它负责验证和处理源代码中的语义信息，为后续的中间代码生成做准备。
本文将介绍语义分析的基本概念和流程，并探讨中间代码生成的相关技术。
一、语义分析的基本概念和流程语义分析是指对源代码进行语义检查和语义信息提取的过程。
其主要目标是确保源代码在语义上是正确的，并从中提取出各种语义信息，以便后续阶段使用。
语义分析的基本流程如下：1. 词法分析和语法分析：在进行语义分析之前，需要先对源代码进行词法分析和语法分析，以便将代码转化为具有结构的中间表示形式（如抽象语法树）。
2. 符号表的构建：符号表是语义分析的重要数据结构，用于存储程序中出现的各种标识符及其相关信息，如类型、作用域等。
在语义分析阶段，需要构建符号表并实时更新。
3. 类型检查：类型检查是语义分析的核心任务之一。
它通过对表达式、赋值语句、函数调用等进行类型推导和匹配，来验证程序是否存在类型错误。
4. 语义规则检查：除了类型检查外，语义分析还需要检查程序是否符合语言规范中的其他语义规则，如变量是否已声明、函数调用是否正确等。
5. 语义信息提取：语义分析还负责提取源代码中的各种语义信息，如函数调用关系、变量的定义和引用关系、控制流信息等。
这些信息将为后续的代码优化和代码生成提供依据。
二、中间代码生成的相关技术中间代码是指某种形式的中间表示形式，通常与源代码和目标代码之间存在一定的映射关系。
它在编译过程中起到连接前后两个阶段的桥梁作用，并且可以进行一些优化。
常见的中间代码形式之一是三地址码。
三地址码是一种低级的代码表示形式，每条指令最多包含三个操作数。
它具有简洁明了的特点，适合进行后续的优化工作。
在进行中间代码生成时，需要考虑以下几个方面的技术：1. 表达式的翻译：在将源代码转化为中间代码时，需要将源代码中的表达式进行翻译。
这包括对表达式的计算顺序、运算符优先级等方面的处理。
2. 控制流的处理：在编译过程中，需要将源代码中的控制流转化为中间代码中的条件分支和循环结构。
智慧树答案编译原理知到课后答案章节测试2022年
第一章1.编译器(Compiler)能捕捉的错误都是静态错误(Static errors)。
答案:对2.编译器只能识别动态(Dynamic)语义，但不能识别静态(Static)语义。
答案:错3.对源程序进行编译正确处理顺序为（）答案:词法分析、语法分析、语义分析、代码生成4.编译器的各个阶段的产物分别是（）、中间代码和目标代码。
答案:记号序列、语法树、注释树5.（）执行翻译代码的功能，且立即执行源程序，而不产生中间代码。
答案:解释程序6.将编译程序分成若干个“遍”是为了____。
答案:利用有限的机器内存并提高机器的执行效率7.词法分析器用于识别_____。
答案:单词8.在编译器的功能模块中，扫描器的功能是（）。
答案:词法分析9.编译器进行的是（）答案:静态语义分析10.编译器中词法分析的输入和输出分别是（）答案:字符串、记号串第二章1.确定的自动机以及不确定的自动机都能正确地识别正规集。
答案:对2.正则文法、 DFA和正则表达式均可以用于描述高级程序设计语言的词法。
答案:对3.在有穷自动机中，两个状态是等价的条件是（）。
答案:A和B4.扫描器所完成的任务是从字符串形式的源程序中识别出一个个具有独立含义的最小语法单位即（）答案:单词5.设∑为{a，b}，则a，ba，{}，Ø都是∑上的正规式。
答案:对6.以下( )不是DFA的组成部分。
答案:初始状态集合7.在有穷自动机中，有穷自动机的状态s和t不等价，则称这两个状态是可区别的。
答案:对8.“由大写字母组成的、以Z开头并且不以Z结尾的字符串”的正则表达式是（）答案:Z [a-Z]*[A-Y]9.下面( )是词法分析的理论基础。
答案:有穷自动机第三章1.高级语言编译程序常用的语法分析方法中，递归下降分析法属于（）分析方法。
答案:自顶向下2.下面哪种分析方法是自顶向下分析（）。
答案:LL(1)3.推导是一个替换序列，每一步都是对（）进行替换，形成一个从单独的结构名开始，结束于一串记号符号的过程。
编译原理(第2版)课后习题答案详解
第1 章引论第1 题解释下列术语：（1）编译程序（2）源程序（3）目标程序（4）编译程序的前端（5）后端（6）遍答案：（1）编译程序：如果源语言为高级语言，目标语言为某台计算机上的汇编语言或机器语言，则此翻译程序称为编译程序。
（2）源程序：源语言编写的程序称为源程序。
（3）目标程序：目标语言书写的程序称为目标程序。
（4）编译程序的前端：它由这样一些阶段组成：这些阶段的工作主要依赖于源语言而与目标机无关。
通常前端包括词法分析、语法分析、语义分析和中间代码生成这些阶段，某些优化工作也可在前端做，也包括与前端每个阶段相关的出错处理工作和符号表管理等工作。
（5）后端：指那些依赖于目标机而一般不依赖源语言，只与中间代码有关的那些阶段，即目标代码生成，以及相关出错处理和符号表操作。
（6）遍：是对源程序或其等价的中间语言程序从头到尾扫视并完成规定任务的过程。
第2 题一个典型的编译程序通常由哪些部分组成？各部分的主要功能是什么？并画出编译程序的总体结构图。
答案：一个典型的编译程序通常包含8 个组成部分，它们是词法分析程序、语法分析程序、语义分析程序、中间代码生成程序、中间代码优化程序、目标代码生成程序、表格管理程序和错误处理程序。
其各部分的主要功能简述如下。
词法分析程序：输人源程序，拼单词、检查单词和分析单词，输出单词的机内表达形式。
语法分析程序：检查源程序中存在的形式语法错误，输出错误处理信息。
语义分析程序：进行语义检查和分析语义信息，并把分析的结果保存到各类语义信息表中。
中间代码生成程序：按照语义规则，将语法分析程序分析出的语法单位转换成一定形式的中间语言代码，如三元式或四元式。
中间代码优化程序：为了产生高质量的目标代码，对中间代码进行等价变换处理。
目标代码生成程序：将优化后的中间代码程序转换成目标代码程序。
表格管理程序：负责建立、填写和查找等一系列表格工作。
表格的作用是记录源程序的各类信息和编译各阶段的进展情况，编译的每个阶段所需信息多数都从表格中读取，产生的中间结果都记录在相应的表格中。
编译程序的工作过程：词法分析、语法分析、语义分析、优化、目标代码生成
编译程序的⼯作过程：词法分析、语法分析、语义分析、优化、
⽬标代码⽣成
词法分析：也就是从左到右⼀个⼀个地读⼊源程序，识别⼀个单词或符号，并进⾏归类。
语法分析：在词法分析的基础上，将单词序列分解成各类语法短语，如“程序”语句“表达式”等
语义分析：审查源程序是否有语义的错误，当不符合语⾔规范的时候，程序就会报错。
代码优化：这个阶段是对前阶段的中间代码进⾏变换或改造，⽬的是使⽣成的⽬标代码更为⾼效，即节省时间和空间。
⽬标代码⽣成：也就是吧优化后的中间代码变换成指令代码或汇编代码。
编译原理实验四语义分析及中间代码生成
编译原理实验四语义分析及中间代码⽣成⼀、实验⽬的（1）通过上机实验，加深对语法制导翻译原理的理解，掌握将语法分析所识别的语法范畴变换为某种中间代码的语义翻译⽅法。
（2）掌握⽬前普遍采⽤的语义分析⽅法─语法制导翻译技术。
（3）给出 PL/0 ⽂法规范，要求在语法分析程序中添加语义处理，对于语法正确的表达式，输出其中间代码；对于语法正确的算术表达式，输出其计算值。
⼆、实验内容（1）语义分析对象重点考虑经过语法分析后已是正确的语法范畴，本实验重点是语义⼦程序。
已给 PL/0 语⾔⽂法，在实验⼆或实验三的表达式语法分析程序⾥，添加语义处理部分，输出表达式的中间代码，⽤四元式序列表⽰。
（2） PL/0 算术表达式的语义计算：PL/0 算术表达式，例如:2+35 作为输⼊。
输出： 17PL/0 表达式的中间代码表⽰：PL/0 表达式，例如: a（b+c）。
输出： (+,b,c,t1)(,a,t1,t2)三、设计思想1.原理属性⽂法：是在上下⽂⽆关⽂法的基础上为每个⽂法符号（终结符或⾮终结符）配备若⼲个相关的“值”（称为属性）。
属性:代表与⽂法符号相关的信息，和变量⼀样，可以进⾏计算和传递。
综合属性：⽤于“⾃下⽽上”传递信息。
在语法树中，⼀个结点的综合属性的值，由其⼦结点的属性值确定。
S—属性⽂法：仅仅使⽤综合属性的属性⽂法。
语义规则： 属性计算的过程即是语义处理的过程。
对于⽂法的每⼀个产⽣式配备⼀组属性的计算规则，则称为语义规则。
（1）终结符只有综合属性，它由词法分析器提供。
（2）⾮终结符既可以有综合属性也可以有继承属性，⽂法开始符号的所有继承属性作为属性计算前的初始值。
（3）产⽣式右边符号的继承属性和产⽣式左边符号的综合属性都必须提供⼀个计算规则。
（4）产⽣式左边符号的继承属性和产⽣式右边符号的综合属性由其它产⽣式的属性规则计算。
⼀遍扫描的处理⽅法： 与树遍历的属性计算⽅法不同，⼀遍扫描的处理⽅法是在语法分析的同时计算属性值，⽽不是语法分析构造语法树之后进⾏属性的计算，⽽且⽆需构造实际的语法树。
第09章 语义分析和代码生成
24
9.3.2 简单变量
TEST语言简单变量声明的属性翻译文法如下： < declaration_stat > → int ID↑n@name-def↓n,t;
动作解释(注意所有符号有继承属性vartablep, datap, labelp)： @name-def↓n, t的动作：查询符号表，从vartablep所指的前一 个位置起往回查直到第一个记录，若没有，将标识符名n及类型 1、datap的值填入符号表vartablep所指的位置，然后vartablep 加1;若有，报告错误：变量重复定义。
F*3.1416*R*(H+R) F3.1416*R*HR+* 波兰后缀表示（逆波兰式）多应用于表达式类的语言结 构，也能够通过操作符的扩充来表示其他的语言结构。 10
9.2.2 N-元表示：三元式
三元式的每条指令只有3个域。
三元式的一般表示如下： <操作符>，<操作数1>，<操作数2>
如算术表达式X+Y，可用一个三元式(+，X，Y) 来描述。三元式的第一个域是操作符(+)，第二和 第三个域分别是两个操作数(Y和Z)。 三元式的缺点是优化较困难。
（1）波兰后缀表示（逆波兰式）（掌握） （2）N－元表示 （2－1）三元式（掌握） （2－2）四元式（掌握） （2－3）抽象机代码 （3）栈式抽象机及其汇编指令
9
9.2.1 波兰后缀表示
中缀表示 a+b
a+b*c (a+b)*c a:=b*c+b*d
波兰后缀表示 ab+
abc*+ ab+c* abc*bd*+:=
编译原理之代码生成
03
04
05
1. 语法分析：根据语言 2. 语义分析：对抽象语
的语法规则，将源程序 法树进行语义检查和处
解析成抽象语法树
理，包括类型检查、符
（Abstract Syntax Tree，号表管理等。
AST）。
3. 中间代码生成：根据 抽象语法树和语义分析 结果，生成中间代码。 常见的中间代码形式有 三地址码、静态单赋值 形式（Static Single Assignment，SSA）等。
运行时系统自动管理程序中的内存资源， 通过垃圾回收机制回收不再使用的内存空 间，防止内存泄漏和野指针等问题。
运行时系统对程序性能的影响和优化
性能影响
运行时系统的设计和实现会直接影响程序的性能。例如，垃圾回收算法的选择和实现会 影响内存的回收效率和程序的暂停时间。线程调度策略的选择也会影响程序的并发性能
编译原理是计算机科学的重要分支，对于理解计算机如何执行程序以及如何提高程 序执行效率具有重要意义。
代码生成在编译过程中的作用
代码生成是编译过程的最后阶段， 负责将中间代码或优化后的代码 转换为目标机器上的可执行代码。
代码生成器需要了解目标机器的 指令集、寄存器分配、内存管理 等相关知识，以生成高效且正确
中间代码在编译器中的 作用主要有以下几点
使得编译过程分为相对 独立的前端和后端，降 低了编译器的复杂性。
提供了统一的中间表示， 便于实现不同语言之间 有利于进行各种优化操 的互操作性。 作。
ห้องสมุดไป่ตู้
中间代码生成的算法和步骤
01
02
中间代码生成的主要算 法包括语法分析、语义 分析和中间代码生成三 个步骤。
具体步骤如下
代码生成器的测试和评估方法
编译原理-语义分析和中间代码生成
编译器是一种将高级语言翻译成低级语言的程序。语义分析和中间代码生成 是编译器中非常重要的两个步骤。在本次演讲中，我们将深入探讨它们的内 容和作用。
定义和目的
1 语义分析
对代码的意义和上下文进行全面的分析。
2 目的
识别出语法正确但不符合语言规范的代码，以及提取中间代码。
检查和错误
1
步骤
类型检查、控制流检查、错误信息收集。
2
类型
变量未声明、数组维数不符、类型不匹配、函数参数个，中断代码生成流程。
中间代码生成
概述
表示形式
将源代码翻译为一种可读性和 可执行性都比较好的中间代码。
三元式、四元式、静态单赋值 形式。
算法
递归下降法、语法制导翻译、 继承型翻译。
实例和案例分析
实例
对表达式 "a = b + c * d" 进行语义分析和中 间代码生成。
案例
使用LLVM对C语言代码生成中间代码。
总结
语义分析
中间代码生成
全面分析代码以及上下文，发现不符合语言规 范的代码。
将源代码翻译为可读性和可执行性都比较好的 中间代码。
“Your code isn't wrong, it's just not right yet.” "If you can't run with the big dogs, stay on the porch."
编译原理 第9章 语义分析和代码生成(Modified)
➢1、可移植性：如果花很小的代价，就能将一个 程序移植到另一台机器上，那么称该程序是可移植 的。
➢2、可适应性：如果一个程序能够容易地进行修
改就能满足不同的用户和系统的需求，那么称该程
序是可适应的。
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9.2 中间代码
要将一个给定的编译程序从X机移植到Y机，如果给定 的编译程序已分成前端和后端两部分，而且这两部分之 间定义有良好接口，那么移植的主要工作仅仅是重写现 有编译程序的代码生成程序以产生Y机的代码。一种较 理想的接口形式是抽象机的汇编程序，即能够将源语言 的各种语法结构映射到该抽象机的伪操作上。
17.AND 将栈顶两单元做逻辑与运算，并将结果真或假(1
或0)置于栈顶
18.OR 将栈顶两单元做逻辑或运算，并将结果真或假(1
或0)置于栈顶
19.NOT 将栈顶的逻辑值取反
20.IN 从标准输入设备(键盘)读入一个整型数据，并
入操作数栈
21.OUT 将栈顶单元内容出栈，并输出到标准输出设备(显
示器)
9.3 声明的处理
不同的程序设计语言，声明语句的结构也不一 样。 ➢有的语言类型说明在实体前，有的在实体后。 ➢有的语言要求每一个实体都要用一个独立的声 明语句进行声明(Ada语言即属于此类)，有的语 言在一个独立的声明语句中可声明多个类型相 同的实体。
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9.3 声明的处理
C语言声明语句的类型说明是在实体前，而且，允许 一条声明语句可声明多个类型相同的实体，如“int a,b,c;”。在自左向右扫描和处理C语言声明语句时， 编译器首先知道类型，在扫描到后面的实体后，就可 为该实体建立符号表的记录，并可将类型及其它信息 填入符号表中。
<常量声明>→const <ID>↑n=<常量表达式>↑c,s@插入↓n,c,s <常量表达式>↑c,s→<int constant>↑c,s|<real constant>↑c,s
编译原理教程04语义分析和中间代码生成
在本教程中，我们将探讨编译原理中的两个重要主题：语义分析和中间代码 生成。了解它们的定义、步骤、技术和应用，提升编译器质量和效率。
语义分析的定义和作用
1 作用
确保源代码符合语法和语义规则，并检测隐藏的错误和不一致性。
中间代码的定义和作用
1 作用
在后续编译过程中提供统一的中间表示，方便目标代码生成和优化。
常见的语义分析和中间代码生成技术
1 语义分析器的类型和实现方法
包括语法制导翻译、类型检查和静态分析等不同技术。
拟机代码和抽象语法树转换。
语义分析和中间代码生成的应用和意义
1 提高编译器的效率和质量
2 支持
通过优化和错误检测，生成更高效和可靠 的目标代码。
语义分析的步骤
词法分析
将源代码转换为单词流。
语法分析
根据语法规则构建语法树。
语义处理
对语法树执行语义规则验 证和错误检测。
中间代码生成的步骤
生成语法树
通过语法分析构建抽象语法树或其他中间表示。
生成中间代码
将抽象语法树转换为可执行的中间代码。
语义分析和中间代码生成的关系
1 重要性
语义分析的准确性和质量对中间代码生成阶段至关重要。
帮助开发人员开发更强大和易于维护的程 序。
编译原理语义分析与中间代码生成
产生式的语义描述
（1）A→i:=E { p=lookup()； if (p==NULL) error(); else emit(p ’=’ E.place)} （2） E→E(1)+E(2) {E.place=newtemp(); emit(E.place ’=’ E(1).place ’+’ E(2).place)} （3）E→E(1)*E(2) {E.place=newtemp(); emit(E.place ’=’ E(1).place ’*’ E(2).place)} （4） E→-E(1) {E.place=newtemp(); emit(E.place ’=’’uminus’ E(1).place)} （5）E→(E(1)) {E.place ’=’ E(1).place} （6）E→i { p=lookup()； if (p==NULL) error(); else E.place=p}
中间代码
中间代码（Intermediate code ）：
源程序的一种内部表示，不依赖目标机的结构，
易于机械生成目标代码的中间表示。
几种中间语言
后缀式（逆波兰表示法） 三地址代码
四元式 三元式 间接三元式 树
后缀式
表达式的一种表示形式
运算符直接跟在运算量后面
又称为逆波兰表示法
有穷的属性集有穷的属性集每个属性与一个文法符号相关联每个属性与一个文法符号相关联这些属性代表与文法符号相关的语义信息这些属性代表与文法符号相关的语义信息如类型地址值代码符号表内容等等如类型地址值代码符号表内容等等属性与变量一样可以进行计算和传递属性与变量一样可以进行计算和传递属性加工的过程即是语义处理的过程属性加工的过程即是语义处理的过程属性加工与语法分析同时进行属性加工与语法分析同时进行属性的表示
程序设计语言与编译原理_第九章语义分析和中间代码生成
– 便于进行与机器无关的代码优化工作 – 易于移植 – 使编译程序的结构在逻辑上更为简单明确
Compiler
Compiler
源语言 Front End 中间语 Back End 目标语
程序
言程序
言程序
10
程序设计语言与编译
• 常用的中间语言：
找包含它的最小switch、while或for语句方可找到
转向点，否则出错。
(3) 一致性检查
如在相同作用域中标识符只能说明一次、
case语句的标号不能相同、函数调用参数个数要相同
等。
程序设计语言与编译
常见的语义错误
声明和使用相关的语义错误 –标识符没有声明; –重复声明;
如何检查? –每当遇到新声明的标识符,查符号表
– 后缀式，逆波兰表示 – 图表示： DAG、抽象语法树 – 三地址代码
• 三元式 • 四元式 • 间接三元式
11
程序设计语言与编译
四元式形式: (op,ARG1,ARG2,RESULT) op—运算符 ARG1—第一运算量 ARG2—第二运算量 RESULT—结果
程序设计语言与编译 如: A:=-B*(C+D)
形如x:=y op z的赋值语句，op为二目算术
算符或逻辑算符；
赋值语句x:=op y，op为一元算符，如一元
减uminus, not, 移位及转换算符(如将定点 数转换为浮点数)；
赋值语句x:=y；
无条件转移语句 goto L；
16
程序设计语言与编译
条件转移语句 if x relop y goto L 或 if a goto
» 如果当前有效的所有标识符中有相同名字的,则 是重复声明错误;
编译原理语义分析和中间代码生成
在语义分析阶段，编译器会检查源代 码中是否存在类型错误、未定义的变 量和函数、不符合控制流规则的语句
等。
语义分析的主要任务包括类型检查、 函数和变量的解析、控制流的检查等。
如果发现错误，编译器会报错并停止 编译过程；如果没有发现错误，编译 器将继续生成中间代码。
02 中间代码生成
中间代码生成概述
中间代码是源代码和目标代码之间的代 码形式，用于表示源程序的结构和语义
信息。
中间代码生成是编译过程的一个重要阶 中间代码生成可以提高编译器的灵活性
段，它把源代码转换成一种更接近于机 和可移植性，因为中间代码与具体的机
器语言的代码形式，以便进行后续的优 器语言无关，可以在不同的平台上使用
代码优化
编译器通过优化技术 对源代码进行优化， 以提高生成代码的执 行效率，减少运行时 间。
代码分析
编译原理还可以用于 代码分析，检查代码 的语法、语义和结构， 发现潜在的错误和漏 洞。
程序理解
编译原理可以帮助理 解程序的内部结构和 行为，为程序修改、 重构和优化提供支持。
编译原理的发展趋势
静态分析
在语法分析阶段，编译器根据 语言的语法规则将词素或标记 组合成一个个的语法结构，如 表达式、语句、程序等。
语义分析阶段是在语法分析的 基础上，对这些语法结构进行 语义检查和语义处理。
语义分析的例子
01
02
假设有以下C语言代码 ```c
03
int a = "hello";
04
```
05
在语义分析阶段，编译 器会发现变量a被赋值为 一个字符串字面量，而 字符串字面量是字符数 组类型的值，因此会报 错，因为整型变量不能 赋值为字符数组类型的 值。
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9.2 中间代码
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9.2 中间代码
波兰后缀表示除可用来表示表达式类的语言结构以外， 也能够通过操作符的扩充来表示其他的语言结构。
例(P171) 条 件 语 句 ： if <expr> then <stmt1> else <stmt2> 可转换成波兰后缀表示：
<expr><label1>BZ<stmt1><label2>BR<stmt2 > 注意：在该波兰表示中，引入了BZ和BR操作符。
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9.2 中间代码
波兰后缀表示的特点: 操作符位于操作数之后。
例（P170） 算术表达式：F*3.1416*R*(H+R)
波兰后缀表示： F3.1416*R*HR+* 赋值表达式：S=F*3.1416/R*(H+R)
波兰后缀表示： SF3.1416*R/HR+*=
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9.2 中间代码
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9.2 中间代码
使用中间代码的优点： ➢不考虑机器的特性，使生成的中间代码较为简单。 ➢生成中间代码的编译程序移植性好，只需为该中 间代码开发一个解释器或者将中间代码翻译为目标 机指令就能在目标机上运行。 ➢在中间代码上更便于做优化处理。
常见的中间代码： ➢（1）波兰后缀表示 ➢（2）N-元表示
三元式 四元式
9.2 中间代码
用一个抽象机的汇编语言作为TEST编译器的目标语 言。TEST机的指令仅能作为TEST语言的目标。TEST 机的模拟程序直接从一个文件中读取汇编代码并执行 它，因此避免了由汇编语言翻译为机器代码的过程。 但是，这个模拟程序并非是一个真正的汇编程序，它 没有符号地址或标号。
9.2 中间代码
例(P171）条件语句if (X>Y) Z=X；else Z=Y+1；
可以用如下三Z，(1)，(5)
(3) =，Z，X
(4) BR， ，(7)
(5) +，Y，1
(6) =，Z，(5)
(7) …
注意：操作符BMZ和BR分别表示零转移和无条
件转移。
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第9章 语义分析和代码生成(P169)
9.1 语义分析的概念 9.2 中间代码 9.3 声明的处理 9.4 表达式语句 9.5 if语句 9.6 while语句 9.7 for循环语句 9.8 write语句 9.9 read语句 9.10 过程调用和返回 9.11 语义分析及精代品课码件 生成实现
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9.2 中间代码
构建抽象机模型的基本原则：
➢1)与源语言的操作和数据的良好对应：编译程 序的前端将源程序中的每一个原始操作和原始数 据模式翻译成抽象机指令。
➢2)在目标机上的高效实现：抽象机的伪操作能 够迅速转换成目标机的机器指令。
➢3)虚拟体系结构：需要为抽象机体系构建一个 运行环境，以便在该环境中模拟语言的数据模式 和操作的相互作用。 精品课件
9.2 中间代码
将中缀表达式转换成波兰后缀表示的算法实现： 设置一个操作符栈，当扫描到操作数时，就立即
输出该操作数。当遇到操作符时，则要与栈顶操作 符比较其优先级，若栈顶操作符优先级高于栈外操 作符，则输出该栈顶操作符；反之，则栈外操作符 入栈。而对于赋值表达式，只需定义赋值操作符 “=”的优先级低于可在表达式中出现的其他操作 符。
➢1、可移植性：如果花很小的代价，就能将一个 程序移植到另一台机器上，那么称该程序是可移植 的。
➢2、可适应性：如果一个程序能够容易地进行修
改就能满足不同的用户和系统的需求，那么称该程
序是可适应的。
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9.2 中间代码
要将一个给定的编译程序从X机移植到Y机，如果给定 的编译程序已分成前端和后端两部分，而且这两部分之 间定义有良好接口，那么移植的主要工作仅仅是重写现 有编译程序的代码生成程序以产生Y机的代码。一种较 理想的接口形式是抽象机的汇编程序，即能够将源语言 的各种语法结构映射到该抽象机的伪操作上。
➢2)语义分析的另一个重要功能是要分析由语法分 析所识别出来的语句的意义并作相应的语义处理。 例如，对声明语句，用户通过这类语句声明程序中 要使用的变量，并说明其种类和类型等特性。语义 分析程序就要将变量名及其有关属性填入符号表， 以备后面使用。对于程序中的可执行语句，则要根 据该语句的语义生成相应精品的课件中间代码或目标代码。
学习重点
声明的处理 表达式语句 if语句 while语句 for循环语句 write语句 read语句 过程调用和返回精品课件
9.1 语义分析的概念
语义错误：在语法分析中，严格按文法（上下文 无关文法）来检查语句的语法是否正确，但有些语 句单看语法结构并没有错误，但考虑该语句所处的 上下文会引起错误，称这种错误为语义错误。在语 义分析时会处理语义错误。
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9.2 中间代码
四元式的一般形式：
<操作符>，<操作数1>，<操作数2>，<结果 >
其中，<结果>表示操作符操作的结果，该结果 通常是一临时变量，在以后可以由编译程序分配给一 个寄存器或者一个主存地址。四元式的优点是便于进 行例优(P化1处72理）。表达式(A+B)*(C+D)-E能够由下列四元 式序列表示：
+，A，B， T1 +，C，D，T2 *，T1，T2，T3 -，T3，E，T4
注意：T1、T2、T3和精品T课件4均是临时变量。
9.2 中间代码
要开发出可移植又适用的编译程序的一种方法是 使编译程序产生一种作为源程序中间形式的抽象机 的代码。而该抽象机的指令应当尽可能模仿所编译 的源语言的结构，且具备下列特点：
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9.2 中间代码
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9.2 中间代码
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9.2 中间代码
三元式的一般表示: <操作符>，<操作数1>，<操作数2>
例(P171）
表达式W*X+(Y+Z)可用如下三元式序 列表示：
(1) *，W， X
(2) +，Y， Z (3) +，(1)，(2)
对每一个三元式都编上 号码，且对前面三元式的计 算结果的引用可用三元式的 精编品课号件 来表示。
例(P169) 考虑下段程序，有哪些语义错误？ 1. { int a; 2. int b; 3. real a,c; 4. d=a+b; 5. }
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9.1 语义分析的概念
语义分析主要借助符号表记录的信息来实现语义 分析动作。常见的语义分析动作有：
➢1)对表达式中的操作数进行类型的一致性检查。 当发现类型不一致时，则强制或自动作相应的类型 转换。