语法制导翻译
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编译原理课件05语法制导翻译技术和中间代码生成
5.4 中间代码
四元式的特点: 1. 四元式出现的顺序和语法成份的计值 顺序相一致. 2. 四元式之间的联系是通过临时变量实 现的,这样易于调整和变动四元式. 3. 便于优化处理.
5.4 中间代码
编译系统中,有时将四元式表示成另一 种更直观,更易理解的形式——三地址代 码或三地址语句. 三地址代码形式定义为: result := arg1 OP arg2 三地址语句:语句中是三个量的赋值语句, 三地址语句 每个量占一个地址.
5.5 自下而上的语法制导翻译
例3 简单算术表达式翻译到四元式的 语义描述 例如,设有简单算术表达式的文法: E→E+E | E*E | (E) | i
T R / S T
c S a c
c R S
输入是bR / bTc / bSc /ac 输出为: 1 4 5 314 24 31 给出相应语义动作(翻 译方案) S→bTc { print "1"} { print "2"} S→a R T→R { print "3"} R→R/S { print "4"} R→S { print "5"}
5.1 概述
例如: 表达式 A+B*C 对运算对象进行类型检查, 对变 量进行先定义后使用检查 执行真正的翻译 如果静态语义正确, 语义处理则要执 行真正的翻译, 即生成程序的某种中间 代码的形式或直接生成目标代码.
5.1 概述
目前多数编译程序进行语义分析的方 法是采用语法制导翻译法 .它不是一种 采用语法制导翻译法 形式系统, 但它比较接近形式化. 语法制导翻译法使用属性文法为工具 来描述程序设计语言的语义.
5.4 中间代码
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；
语法制导翻译
主要内容包括： 1. 语法制导翻译的基本概念 2. 中间代码简介 3. 符号表简介 4. 典型声明语句与可执行语句的翻译
2
4.1 语法制导翻译简介
语法与语义
1. 语法与语义的关系 语法是指语言的结构、即语言的“样子”；语义是指附着于语
言结构上的实际含意 ，即语言的“意义”。 ① 语义不能离开语法独立存在； ② 语义远比语法复杂； ③ 同一语言结构可包含多种含意，不同语言结构可表示相
② 若b是α中某文法符号Xi的属性，c1, c2, ..., ck是A的属性， 或者是α中其它文法符号的属性，则称b是Xi的继承属性。
③ 称(4.1)中属性b依赖于属性c1, c2, ..., ck。
④ 若语义规则的形式如下述(4.2)，则可将其想像为产生式左 部文法符号A的一个虚拟属性。属性之间的依赖关系，在 虚拟属性上依然存在。
k := k+1;
9
4.1 语法制导翻译简介
产生式
语法制导定义
翻译方案
L→E
print(E.post)
print_post(post);
E → E1 + E2 E → num
E.post := E1.post || post(k) := '+'; E2.post || '+'; k := k+1;
1. 编译器各阶段的完整输出，均可以被认为是源程序的某种 中间表示。
2. 本章讨论的是中间代码生成器输出的中间表示，称之为中 间代码。
3. 中间代码实际上应起一个编译器前端与后端分水岭的作用。 4. 要求中间代码具有如下特性，以便于编译器的开发移植和
代码的优化： ① 便于语法制导翻译； ② 既与机器指令的结构相近，又与具体机器无关。 5. 中间代码的主要形式：树、后缀式、三地址码等。
2
4.1 语法制导翻译简介
语法与语义
1. 语法与语义的关系 语法是指语言的结构、即语言的“样子”；语义是指附着于语
言结构上的实际含意 ，即语言的“意义”。 ① 语义不能离开语法独立存在； ② 语义远比语法复杂； ③ 同一语言结构可包含多种含意，不同语言结构可表示相
② 若b是α中某文法符号Xi的属性，c1, c2, ..., ck是A的属性， 或者是α中其它文法符号的属性，则称b是Xi的继承属性。
③ 称(4.1)中属性b依赖于属性c1, c2, ..., ck。
④ 若语义规则的形式如下述(4.2)，则可将其想像为产生式左 部文法符号A的一个虚拟属性。属性之间的依赖关系，在 虚拟属性上依然存在。
k := k+1;
9
4.1 语法制导翻译简介
产生式
语法制导定义
翻译方案
L→E
print(E.post)
print_post(post);
E → E1 + E2 E → num
E.post := E1.post || post(k) := '+'; E2.post || '+'; k := k+1;
1. 编译器各阶段的完整输出，均可以被认为是源程序的某种 中间表示。
2. 本章讨论的是中间代码生成器输出的中间表示，称之为中 间代码。
3. 中间代码实际上应起一个编译器前端与后端分水岭的作用。 4. 要求中间代码具有如下特性，以便于编译器的开发移植和
代码的优化： ① 便于语法制导翻译； ② 既与机器指令的结构相近，又与具体机器无关。 5. 中间代码的主要形式：树、后缀式、三地址码等。
属性文法和语法制导翻译
id1
如果一属性文法不存在属性 之间的循环依赖关系，那么 称该文法为良定义的
T type
5 in L
4
real
7 in L y 8 ,
y6 id3 entry 3
9 in L y 10 ,
id2 entry 2
id1 entry 1
属性的计算顺序
无环有向图的拓扑排序
无环有向图中节点m1,m2,…,mk的拓扑排序是：若 mi→mj是从mi到mj的边，那么在此排序中mi先于mj 依赖图的任何拓扑排序都给出了一个分析树中各节点 语义规则计算的正确顺序，即在计算f之前，语义规则
real id1,id2,id3
语法制导翻译
基于属性文法的处理过程通常是：
对符号串进行语法分析，
构造语法分析树
根据需要遍历语法树并在语法树的各结点处按语义规 则进行计算。
这种由源程序的语法结构驱动的处理办法就是语法制 导翻译法。
在某些情况下，在进行语法分析的同时完成语义规则
的计算而无须明显地构造语法树或构造属性之间的依
real L.in=real ,
id3
L.in=real ,
id2
id1
产生式 D→TL T→int T→real L→L1 , id
L→id
语义规则 L.in := T.type T.type := integer T.type := real L1.in := L.in addtype(id.entry, L.in) addtype(id.entry, L.in)
为每个包括过程调用的语义规则引入一个虚综合属性b，把每条 语义规则都变成b=f(c1,c2,...,ck)的形式 依赖图的每个结点表示一个属性 边表示属性间的依赖关系。如果属性b依赖于属性c，那么从c到 b就有一条有向边
第8讲 语法制导翻译_1
输入：
3*5+4n
副作用(Side effect)
语义规则
E.val=15 + T.val=4
print(E.val)
E.val = E1 .val + T.val E.val = T.val
T.val = T1val × F.val
T.val = F.val
T.val=15
F.val=4
T.val=3 * F.val=5 digit.lexval=4
如果一个SDD是S属性的，可以按照语法分析树节点的任何 自底向上顺序来计算它的各个属性值
S-属性定义可以在自底向上的语法分析过程中实现
L- 属 性 定 义
L-属性定义( 也称为L属性的SDD或L-SDD) 的 直观含义：在一个产生式所关联的各属性之间， 依赖图的边可以从左到右，但不能从右到左 ( 个SDD是L-属性定义，当且仅当它的每个属性要 么是一个综合属性，要么是满足如下条件的继承属 性：假设存在一个产生式A→X1X2…Xn，其右部符 号Xi (1 i n)的继承属性仅依赖于下列属性：
A的继承属性 产生式中Xi左边的符号 X1, X2, … , Xi-1 的属性 Xi本身的属性，但Xi 的全部属性不能在依赖图中形成环路
将每个产生式和一组语义规则相关联，用来计算 该产生式中各文法符号的属性值
文法符号的属性
综合属性 ( synthesized attribute) 继承属性 ( inherited attribute)
综 合 属 性 ( synthesized attribute)
在分析树结点 N上的非终结符A的综合属性只能通 过 N的子结点或 N本身的属性值来定义
两个概念
将语义规则同语法规则（产生式）联系起来要 涉及两个概念
3*5+4n
副作用(Side effect)
语义规则
E.val=15 + T.val=4
print(E.val)
E.val = E1 .val + T.val E.val = T.val
T.val = T1val × F.val
T.val = F.val
T.val=15
F.val=4
T.val=3 * F.val=5 digit.lexval=4
如果一个SDD是S属性的，可以按照语法分析树节点的任何 自底向上顺序来计算它的各个属性值
S-属性定义可以在自底向上的语法分析过程中实现
L- 属 性 定 义
L-属性定义( 也称为L属性的SDD或L-SDD) 的 直观含义：在一个产生式所关联的各属性之间， 依赖图的边可以从左到右，但不能从右到左 ( 个SDD是L-属性定义，当且仅当它的每个属性要 么是一个综合属性，要么是满足如下条件的继承属 性：假设存在一个产生式A→X1X2…Xn，其右部符 号Xi (1 i n)的继承属性仅依赖于下列属性：
A的继承属性 产生式中Xi左边的符号 X1, X2, … , Xi-1 的属性 Xi本身的属性，但Xi 的全部属性不能在依赖图中形成环路
将每个产生式和一组语义规则相关联，用来计算 该产生式中各文法符号的属性值
文法符号的属性
综合属性 ( synthesized attribute) 继承属性 ( inherited attribute)
综 合 属 性 ( synthesized attribute)
在分析树结点 N上的非终结符A的综合属性只能通 过 N的子结点或 N本身的属性值来定义
两个概念
将语义规则同语法规则（产生式）联系起来要 涉及两个概念
第5章 语法制导翻译和中间代码生成
剩余串 3＋ 45# ＋45# ＋45# ＋45# ＋45# 5# 5# 5# 5# 5# #
主要动作
r6 r4 r2
r6 r4
r6 # # r3 r1 acc
表达式3 ＋ 4 5的语法语义分析和计值过程
§5.3
中间语言
所谓中间语言，也称中间代码，是复杂性介 于源程序语言和机器语言的一种记号系统。一般 来说，快速编译程序直接生成目标代码，没有将 中间代码翻译成目标代码的额外开销。但是为了 使编译程序结构在逻辑上更为简单明确，使生成 的的目标代码更为高效，通常采用中间语言。 编译程序所使用的中间语言形式较多。常见 的逆波兰式、三元式、四元式和树形表示等。来自bcd
3. 间接三元式 为了尽量不改变三元式表，可以另设一张间 接码表来表示有关三元式在三元式表的 计值顺序。用这种方法获得的中间代码 称为间接三元式。
例如，表达式a := x＋y z b := t－y z 的间接三元式表示如图所示。
三元式列表 （1）（ ，y，z） （2）（＋，x，（1）） （3）（:=，a，（2）） （4）（－，t，（1）） （5）（:=，—，（4））
§5.4 自底向上语法制导翻译
语法制导翻译分为自底向上和自底向下两种。 自底向上语法制导翻译方法就是在自底向上语法 分析过程中逐步执行语义规则。也就是在每次归 约的同时执行相应的语义动作。
5.4.1 简单算术表达式和赋值语句的翻译
简单算术表达式和赋值语句是指不含数组 元素、记录等复杂数据结构的算术表达式和赋值 语句。
简单算术表达式求值的属性文法。 例5.1 ：
规则 1.S→E 2.E→E1＋T 3.E→T 4.T→T1 F 5.T→T1 6.F→（E） 7.F→digit 语义规则 print（E.val） E.val := E1.val＋T.val E.va1 := T.valv T.val := T1.val F.val T.val := T1.val F.val := E.val F.val := digit.lexval
第08章语法制导翻译和中间代码生成
28
常用的中间语言
• 三地址代码（四元式） 三地址代码（四元式） • 语法结构树（三元式） 语法结构树（三元式） • 后缀式
特点
• 形式简单、语义明确、便于翻译 形式简单、语义明确、 • 独立于目标语言
29
三元式和树形表示
• 每个三元式由三个部分组成，分别是：算符op， 每个三元式由三个部分组成，分别是：算符op， op 第一运算对象ARG1和第二运算对象ARG2 ARG1和第二运算对象ARG2。 第一运算对象ARG1和第二运算对象ARG2。运算 对象可能是源程序中的变量， 对象可能是源程序中的变量，也可能是某个三 元式的结果，用三元式的编号表示。 元式的结果，用三元式的编号表示。 • 表达式的树形表示很容易实现：简单变量或常 表达式的树形表示很容易实现： 数的树就是该变量或常数自身，如果表达式e1 数的树就是该变量或常数自身，如果表达式e1 e2的树分别为T1和T2，那么e1+e2 e1*e2， 的树分别为T1 e1+e2， 和e2的树分别为T1和T2，那么e1+e2，e1*e2， e1的树分别为 的树分别为： －e1的树分别为：
9
–lexval 是单词 digit 的属性 lexval
例8-3 3*5+4 的
语法树与属性计算
Ｌ Print(19) E.val=19
E.val=15 T.val=15 T.val=3 F.val=3 digit.lexval=3 ＊
＋
T.val=4 F.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱal=4
F.val=5 dgit.lexval=5
• 用中间语言过渡的好处： 用中间语言过渡的好处：
–便于编译系统的实现、移植、代码优化 便于编译系统的实现、移植、 便于编译系统的实现
常用的中间语言
• 三地址代码（四元式） 三地址代码（四元式） • 语法结构树（三元式） 语法结构树（三元式） • 后缀式
特点
• 形式简单、语义明确、便于翻译 形式简单、语义明确、 • 独立于目标语言
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三元式和树形表示
• 每个三元式由三个部分组成，分别是：算符op， 每个三元式由三个部分组成，分别是：算符op， op 第一运算对象ARG1和第二运算对象ARG2 ARG1和第二运算对象ARG2。 第一运算对象ARG1和第二运算对象ARG2。运算 对象可能是源程序中的变量， 对象可能是源程序中的变量，也可能是某个三 元式的结果，用三元式的编号表示。 元式的结果，用三元式的编号表示。 • 表达式的树形表示很容易实现：简单变量或常 表达式的树形表示很容易实现： 数的树就是该变量或常数自身，如果表达式e1 数的树就是该变量或常数自身，如果表达式e1 e2的树分别为T1和T2，那么e1+e2 e1*e2， 的树分别为T1 e1+e2， 和e2的树分别为T1和T2，那么e1+e2，e1*e2， e1的树分别为 的树分别为： －e1的树分别为：
9
–lexval 是单词 digit 的属性 lexval
例8-3 3*5+4 的
语法树与属性计算
Ｌ Print(19) E.val=19
E.val=15 T.val=15 T.val=3 F.val=3 digit.lexval=3 ＊
＋
T.val=4 F.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱal=4
F.val=5 dgit.lexval=5
• 用中间语言过渡的好处： 用中间语言过渡的好处：
–便于编译系统的实现、移植、代码优化 便于编译系统的实现、移植、 便于编译系统的实现
语法制导翻译和中间代码生成
addtype(id.entry,L.in)
继承属性L.in
语 义 规 则
语句： real id1， id2， id3 的分析树，采用自上而下的分析方法
产 生 式
D TL
T int
T real
L L1,id
L id
L.in:=T.type
T.type=integer
F.val=3
F.val=5
digit.lexval=4
digit.lexval=5
digit.lexval=3
+
*
3*5+4的带注释的分析树
如果一个语法制导定义仅仅使用综合属性，则称这种语法制导定义为S属性定义。通常采用自底向上的方法对其分析树加注释，即从树叶到树根，按照语义规则计算每个节点的属性值。
表达式文法 E→T+T| T or T T → n | true | false
E → T1 + T2 { T1.type = int AND T2.type = T1. type E.type :=int } E → T1 or T2 { T1.type = bool AND T2.type= T1.type E.type :=bool } T → n { T.type := int } T → true { T.type := bool } T → false { T.type := bool }
T.type:=real
L1.in:=L.in
addtype(id.entry,L.in)
addtype(id.entry,L.in)
D
L.in= real
L.in= real
L.in= real
T.type=real
继承属性L.in
语 义 规 则
语句： real id1， id2， id3 的分析树，采用自上而下的分析方法
产 生 式
D TL
T int
T real
L L1,id
L id
L.in:=T.type
T.type=integer
F.val=3
F.val=5
digit.lexval=4
digit.lexval=5
digit.lexval=3
+
*
3*5+4的带注释的分析树
如果一个语法制导定义仅仅使用综合属性，则称这种语法制导定义为S属性定义。通常采用自底向上的方法对其分析树加注释，即从树叶到树根，按照语义规则计算每个节点的属性值。
表达式文法 E→T+T| T or T T → n | true | false
E → T1 + T2 { T1.type = int AND T2.type = T1. type E.type :=int } E → T1 or T2 { T1.type = bool AND T2.type= T1.type E.type :=bool } T → n { T.type := int } T → true { T.type := bool } T → false { T.type := bool }
T.type:=real
L1.in:=L.in
addtype(id.entry,L.in)
addtype(id.entry,L.in)
D
L.in= real
L.in= real
L.in= real
T.type=real
语法制导翻译和中间代码生成【共50张PPT】
例 完成类型检查的属性文法
1) E→T1+T2{T1.t＝int AND T2.t＝int}
2) E→T1 or T2 {T1.t＝bool AND T2.t＝bool}
3) T→num
{T.t :＝int}
4) T→true {T.t :＝bool}
5) T→false
{T.t :＝bool}
6.1 属性文法(续)
四元式（续）
四元式的优点：
四元式比三元式更便于优化 优化要求改变运算顺序或删除某些运算，引起编号的变化。 三元式通过编号引用中间结果，编号的变化引起麻烦；四元 式通过临时变量引用中间结果，编号变化无影响。
四元式对生成目标代码有利
四元式表示很类似于三地址指令，很容易转换成机器代 码。
四元式（续）
3) E→T
{ E.val :＝T.val }
4) T→T1*F { T.val :＝T1.val * F.val }
5) T→F
{ T.val :＝F.val }
6) F→(E) { F.val :＝E.val }
7) F→digit { F.val :＝digit.lexval }
E.val、T.val、F.val都是综合属性
每个使用性标识符是否都有声明？ 运算符的分量类型是否相容？ 赋值语句的左右部的类型是否相容？
➢ 赋值语句的翻译目标：
在赋值语句右部表达式产生的四元式序列后加一 条赋值四元式
简单赋值语句到四元式的翻译
考虑如下文法描述的简单赋值句的翻译： A→i:=E E→E+E|E*E|-E|(E)|i (6.1)
:=
a
+
叶子结点代表运算量， 非叶子结点代表运算符
语法制导翻译和中间代码生成
例如：
产生式 语义子程序 (0)S` E {PRINT E•VAL} (1)E E (1)+E(2) {E•VAL= E (1) •VAL +E(2) •VAL } (2)E E (1)*E(2) {E•VAL= E (1) •VAL *E(2) •VAL } (3)E (E (1)) {E•VAL= E (1) •VAL } (4)E i {E•VAL= LEXVAL } 注：LEXVAL指的是词法分析送来的机内二进制整数
3、后缀表示式(逆波兰表达式) Operand1 Operand2 Operator 4、树形表示法
注：常用中间代码表示法是四元式。
赋值语句的翻译
仅含简单变量的表达式的赋值语句的翻译 1、赋值语句的文法 A i=E E E+E|E*E|-E|(E)|i 2、需要的语义过程 NEWTEMP函数：每次调用送回一个代表新临时 变量的序号，可认为是送回T1 、 T2这样的一些 临时变量 ENTRY(i)函数：用于查变量i的符号表入口地址
2、实例：对布尔式X+Y>Z∨A∧(┐B∨C)进行翻译: 解：语法制导得翻译是在语法分析的过程中进行的，若利
用G(B)文法的LR分析表对上句进行LR分析，在其过程中 进行语义分析；则得到的四元式序列是：
(+,X,Y,T1) ;E+E进行归约，识别了算术运算 (>, T1,Z, T2) ; E >E进行归约，识别了关系运算 (┐,B,_, T3) ; ┐E归约 (∨, T3,C, T4) ; E∨E进行归约 (∧,A, T4,T5) ; E∧E进行归约 (∨, T2, T5, T6) ; E∨E进行归约
四、常见的中间代码形式 1、四元式形式: (Operator,Operand1,Operand2,Result) 注： 1） Operand1,Operand2,Result 可能是用户自定 义的变量，也可能是编译时引进的变量。 这里 Operator是双目运算符，若只有一个运算量，则 是单目运算符。
第06章 语法制导翻译技术
6.2 语法制导翻译
语法制导翻译：按翻译文法进行的翻译。 给定一输入符号串，根据翻译文法获得翻译该符号串 的动作序列，并执行该序列所规定的动作的过程。 例： 输入序列：a+b*c 活动序列：a@a+b@b*c@c@*@+ 动作序列：@a@b@c@*@+ 翻译结果：abc*+
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6.2 语法制导翻译
11
例：符号串(a+b)*b
用输入文法推导：
E=>T =>T*F =>F*F =>(E)*F =>(E+T)*F =>(T+T)*F =>(F+T)*F =>(a+T)*F =>(a+F)*F =>(a+b)*F =>(a+b)*b T F ( E ) E T * F b
E
T F a
+
T
F b
12
翻译文法：
① A→@va@wB@xc@yD@z ③ B→c@r ⑤ D→cD@n
② A→b ④ B→a@mA ⑥ D→@sb
翻译文法的LL(1)分析表
符 号 输入符号 a
POP,PUSH(@zD@yc POP, PUSH(b) POP, PUSH(@rc) POP, PUSH(b@s) POP, PUSH(@nDc)
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分别给出下列表达式的后缀表示
1. a+b*(c-d)
2. (a-b)*c+d 3. -a+b*(-c+d) 4. X:=-(a+b)/(c-d)-(a+b*c) 1. abcd-*+ 2. ab-c*d+
3. a-bc-d+*+
第5章 语法制导翻译1
Name. posttype Name. primtype; Expr. posttype ( Name. primtype int_ type) ?int_ type : real _ type; }
2. Expr Name (1) Add Name ( 2 ) { Attribution: Name (1) . environment Expr . environment ; Name ( 2 ) . environment Expr . environment ;
int Entry(char *Name){ int i=LookUp(Name);
if(i) return i; else return Enter(Name);
翻译程序中使用的辅助函数(续)
⒋int Trip(int op,int arg1,int arg2)—根据给定 的参数产生一个三元式 (op,arg1,arg2) 并将它送入三元式表中，其返回值为表中序号。 为区分参数 arg 表示的是 三元式 还是变量，约定 当arg<0时表示三元式序号；arg>0表示变量在 符号表中登记项序号；arg=0表示参数为空。
文法符号及其语义属性
例如,文法G[E]: 产生式 语义子程序 E→E(1)+T {E.Val=E(1).val+T.val;} E→T {E.Val=T.Val;} T→digit {T.Val=digit;} 为了能在语法分析过程中平行地进行语 义处理，可在语法分析栈旁边并行地设 置一个语义信息栈
语法分 析栈 T + E … # … 语义分 析栈 T.Val ‘+’
5.2 属性文法与属性翻译文法
语法制导翻译方法的实质，就是根据文法中每个产 生式所蕴含的语义，为其配备一个（或多个）处理 语句或子程序，对所要完成的功能进行描述。 产生式的语义是由组成该产生式的文法符号的语义 所决定的。 将这些语义以“属性”的形式附加到各个文法符号 上，再根据产生式所蕴含的语义，给出每个文法符 号的属性的求值规则，从而形成一种附带有语义属 性的前后文无关文法，即属性文法。 语义属性主要有两类：综合属性和继承属性
2. Expr Name (1) Add Name ( 2 ) { Attribution: Name (1) . environment Expr . environment ; Name ( 2 ) . environment Expr . environment ;
int Entry(char *Name){ int i=LookUp(Name);
if(i) return i; else return Enter(Name);
翻译程序中使用的辅助函数(续)
⒋int Trip(int op,int arg1,int arg2)—根据给定 的参数产生一个三元式 (op,arg1,arg2) 并将它送入三元式表中，其返回值为表中序号。 为区分参数 arg 表示的是 三元式 还是变量，约定 当arg<0时表示三元式序号；arg>0表示变量在 符号表中登记项序号；arg=0表示参数为空。
文法符号及其语义属性
例如,文法G[E]: 产生式 语义子程序 E→E(1)+T {E.Val=E(1).val+T.val;} E→T {E.Val=T.Val;} T→digit {T.Val=digit;} 为了能在语法分析过程中平行地进行语 义处理，可在语法分析栈旁边并行地设 置一个语义信息栈
语法分 析栈 T + E … # … 语义分 析栈 T.Val ‘+’
5.2 属性文法与属性翻译文法
语法制导翻译方法的实质，就是根据文法中每个产 生式所蕴含的语义，为其配备一个（或多个）处理 语句或子程序，对所要完成的功能进行描述。 产生式的语义是由组成该产生式的文法符号的语义 所决定的。 将这些语义以“属性”的形式附加到各个文法符号 上，再根据产生式所蕴含的语义，给出每个文法符 号的属性的求值规则，从而形成一种附带有语义属 性的前后文无关文法，即属性文法。 语义属性主要有两类：综合属性和继承属性
语法制导翻译
语法制导翻译
语法制导翻译是一种将源语言（通常为自然语言）的语法结构与目标语言的语法结构相对应的翻译方法。
它通过语法分析器和语法制导翻译器来实现。
在语法制导翻译中，源语言和目标语言的语法规则被定义成一个或多个上下文无关文法。
语法制导翻译的主要思想是在语法分析树中嵌入翻译动作，并通过语法制导翻译器将源语言转换为目标语言。
语法制导翻译器的主要任务是对每个语法分析树节点进行翻译动作的定义，并将这些翻译动作与语法分析器的分析过程相结合，最终生成目标语言的语法结构。
语法制导翻译是机器翻译领域的一种重要研究方向，它可以有效地解决自然语言翻译中的语言差异和歧义问题。
同时，它也是编译原理、计算机语言学等领域中的基础性问题。
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例：图5-7的一个拓扑排序 1，2，3，4，5，6，7，8，9
或1，3，5，2，4，6，7，8，9
编译原理
20
循环依赖Circular dependency
产生式 AB
语义规则 A.s := B.i B.i := A.s + 1
A A.s
B B.i
编译原理
21Biblioteka 属性计算次序构造输入的分析树， 构造属性依赖图， 对结点进行拓扑排序， 按拓扑排序的次序计算属性。
介绍语法制导翻译的实现方法。
编译原理
3
语法制导翻译的一般过程
输入符号串 分析树 依赖图 语义规则的计算顺序
一个句子的翻译过程可以与语法分析过程并行。
编译原理
4
5.1 语法制导定义
语法制导定义是对CFG的推广，每个文法符号都有 一个相关的属性集。
属性：语义信息。一个文法符号通常用一个或若干 个属性来描述它的语义信息。典型例子： ▪ 变量的数据类型 ▪ 表达式的值 ▪ 变量的存储位置 ▪ 程序的目标代码
F.val := digit.lexval
编译原理
13
图5-4
T.val = 15
F.val = 3
T′.inh = 3
.syn =15
digit.lexval =3
*
T1′.inh = 15
F.val = 5
.syn =15
digit.lexval = 5
编译原理
14
继承属性
一个结点的继承属性值由该结点的父结点和（或） 兄弟结点的属性决定。
分析树各结点属性的计算可以自底向上地完成。
编译原理
11
8+5*2 n的注释分析树 (annotated parse tree)
E.val = 8
L E.val = 18
+
n T.val = 10
T.val = 8
T.val = 5
*
F.val = 2
F.val = 8
F.val = 5
digit.lexval = 2
1. b是A的综合属性，c1, c2 , …, ck是产生式右部文 法符号的属性。
2. b是产生式右部某个文法符号的继承属性，且c1 , c2 , …, ck也是该产生式文法符号的属性。
称属性b依赖于属性c1, c2 , …, ck。
编译原理
8
例5.1 简单台式计算器的语法制导定义
产生式 LEn E E1 + T ET T T1 * F TF F (E) F digit
语义规则 print (E.val) E.val := E1 .val + T.val E.val := T.val T.val := T1.val F.val T.val := F.val F.val := E.val F.val := digit.lexval
编译原理
9
综合属性： E.val, T.val, F.val, digit.lexval
第五章 语法制导翻译
1
在文法中，文法符号通常都有明确的意义，文法符 号之间也有确定的语义关系。
用属性描述语义信息，用语义规则描述属性之间的 关系，将语义规则与语法规则相结合。
语法制导翻译(Syntax-Directed Translations)： 在语法分析的过程中计算语义属性值。
编译原理
编译原理
18
图5-7
T val 9
F val 3
inh 5 T′ syn 8
digit lexval 1 *
F val 4
inh 6 T1′ syn 7
digit lexval 2
编译原理
19
5.2.2 属性求值的顺序
拓扑排序：结点的一种排序，若mimj是从mi到mj 的边，那么在此排序中mi先于mj。 ▪ 有向图变成线形排序
编译原理
15
5.2 SDD的求值顺序
编译原理
16
5.2.1 属性依赖图
依赖图主要用于 ▪ 确定属性的计算顺序； ▪ 设计语义规则。
编译原理
17
例5.4
产生式 E E1+E2
语义规则 E.val := E1.val + E2.val E val
E1val +
E2 val
E.val是从E1.val和E2.val综合得出
2
介绍一种形式化的语义描述方法：语法制导的翻译， 包括两种具体形式
▪ 语法制导定义(Syntax-Directed Definitions, SDD)： 定义翻译所必须的语义属性和语义规则，一般 不涉及计算顺序。
▪ 翻译模式(translation schemes)： 给出语义规则 的计算顺序。
编译原理
5
5.1.1综合属性和继承属性
综合属性：在分析树结点N上的非终结符A的综合 属性是由N上的产生式所关联的语义规则来定义的。 A是产生式的头。结点N上的综合属性只能通过N的 子结点的属性值或结点N本身的属性值计算得到。
继承属性：在分析树结点N上的非终结符B的继承 属性是由N的父结点上的产生式所关联的语义规则 来定义的。 B出现在产生式的体中。结点N上的继 承属性只能通过N的父结点的属性值、结点N本身 的属性值或N的兄弟结点的属性值计算得到。
digit.lexval = 8 digit.lexval = 5
编译原理
12
例5.3
产生式
TFT′
T′ * F T1′
T′
F digit
语义规则
T′.inh = F.val T.val = T′.syn T1′.inh = T′.inh F.val T′.syn = T1′.syn T′.syn = T′.inh
编译原理
22
5.2.3 S属性定义
如果一个SDD的每个属性都是综合属性，则它是S属性。可 以按照分析树的自底向上顺序来计算各属性值。
在语法制导定义中，终结符号只有综合属性，它们 的值由词法分析程序提供；digit.lexval
假设开始符号没有继承属性。
编译原理
10
5.1.2 对SDD求值
S属性定义：仅仅使用综合属性的语法制导定义称 为S属性定义。
例5.1中的S属性定义详细说明了一台计算器读入包 含数字，括号，+和*运算符的算术表达式，随后再 读入一个换行字符n，然后打印出表达式值的过程 。
编译原理
6
语义规则：描述产生式中各文法符号的属性之间的 依赖关系。通常用函数或程序语句的形式表示。
依赖图：表示文法符号属性之间依赖关系的有向图。 注释分析树：每个结点都带有属性值的分析树。
编译原理
7
每个产生式A有一组形如b := f(c1, c2, …, ck )的
语义规则，其中f 是函数，并且满足下面两种情形 之一：
或1，3，5，2，4，6，7，8，9
编译原理
20
循环依赖Circular dependency
产生式 AB
语义规则 A.s := B.i B.i := A.s + 1
A A.s
B B.i
编译原理
21Biblioteka 属性计算次序构造输入的分析树， 构造属性依赖图， 对结点进行拓扑排序， 按拓扑排序的次序计算属性。
介绍语法制导翻译的实现方法。
编译原理
3
语法制导翻译的一般过程
输入符号串 分析树 依赖图 语义规则的计算顺序
一个句子的翻译过程可以与语法分析过程并行。
编译原理
4
5.1 语法制导定义
语法制导定义是对CFG的推广，每个文法符号都有 一个相关的属性集。
属性：语义信息。一个文法符号通常用一个或若干 个属性来描述它的语义信息。典型例子： ▪ 变量的数据类型 ▪ 表达式的值 ▪ 变量的存储位置 ▪ 程序的目标代码
F.val := digit.lexval
编译原理
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图5-4
T.val = 15
F.val = 3
T′.inh = 3
.syn =15
digit.lexval =3
*
T1′.inh = 15
F.val = 5
.syn =15
digit.lexval = 5
编译原理
14
继承属性
一个结点的继承属性值由该结点的父结点和（或） 兄弟结点的属性决定。
分析树各结点属性的计算可以自底向上地完成。
编译原理
11
8+5*2 n的注释分析树 (annotated parse tree)
E.val = 8
L E.val = 18
+
n T.val = 10
T.val = 8
T.val = 5
*
F.val = 2
F.val = 8
F.val = 5
digit.lexval = 2
1. b是A的综合属性，c1, c2 , …, ck是产生式右部文 法符号的属性。
2. b是产生式右部某个文法符号的继承属性，且c1 , c2 , …, ck也是该产生式文法符号的属性。
称属性b依赖于属性c1, c2 , …, ck。
编译原理
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例5.1 简单台式计算器的语法制导定义
产生式 LEn E E1 + T ET T T1 * F TF F (E) F digit
语义规则 print (E.val) E.val := E1 .val + T.val E.val := T.val T.val := T1.val F.val T.val := F.val F.val := E.val F.val := digit.lexval
编译原理
9
综合属性： E.val, T.val, F.val, digit.lexval
第五章 语法制导翻译
1
在文法中，文法符号通常都有明确的意义，文法符 号之间也有确定的语义关系。
用属性描述语义信息，用语义规则描述属性之间的 关系，将语义规则与语法规则相结合。
语法制导翻译(Syntax-Directed Translations)： 在语法分析的过程中计算语义属性值。
编译原理
编译原理
18
图5-7
T val 9
F val 3
inh 5 T′ syn 8
digit lexval 1 *
F val 4
inh 6 T1′ syn 7
digit lexval 2
编译原理
19
5.2.2 属性求值的顺序
拓扑排序：结点的一种排序，若mimj是从mi到mj 的边，那么在此排序中mi先于mj。 ▪ 有向图变成线形排序
编译原理
15
5.2 SDD的求值顺序
编译原理
16
5.2.1 属性依赖图
依赖图主要用于 ▪ 确定属性的计算顺序； ▪ 设计语义规则。
编译原理
17
例5.4
产生式 E E1+E2
语义规则 E.val := E1.val + E2.val E val
E1val +
E2 val
E.val是从E1.val和E2.val综合得出
2
介绍一种形式化的语义描述方法：语法制导的翻译， 包括两种具体形式
▪ 语法制导定义(Syntax-Directed Definitions, SDD)： 定义翻译所必须的语义属性和语义规则，一般 不涉及计算顺序。
▪ 翻译模式(translation schemes)： 给出语义规则 的计算顺序。
编译原理
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5.1.1综合属性和继承属性
综合属性：在分析树结点N上的非终结符A的综合 属性是由N上的产生式所关联的语义规则来定义的。 A是产生式的头。结点N上的综合属性只能通过N的 子结点的属性值或结点N本身的属性值计算得到。
继承属性：在分析树结点N上的非终结符B的继承 属性是由N的父结点上的产生式所关联的语义规则 来定义的。 B出现在产生式的体中。结点N上的继 承属性只能通过N的父结点的属性值、结点N本身 的属性值或N的兄弟结点的属性值计算得到。
digit.lexval = 8 digit.lexval = 5
编译原理
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例5.3
产生式
TFT′
T′ * F T1′
T′
F digit
语义规则
T′.inh = F.val T.val = T′.syn T1′.inh = T′.inh F.val T′.syn = T1′.syn T′.syn = T′.inh
编译原理
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5.2.3 S属性定义
如果一个SDD的每个属性都是综合属性，则它是S属性。可 以按照分析树的自底向上顺序来计算各属性值。
在语法制导定义中，终结符号只有综合属性，它们 的值由词法分析程序提供；digit.lexval
假设开始符号没有继承属性。
编译原理
10
5.1.2 对SDD求值
S属性定义：仅仅使用综合属性的语法制导定义称 为S属性定义。
例5.1中的S属性定义详细说明了一台计算器读入包 含数字，括号，+和*运算符的算术表达式，随后再 读入一个换行字符n，然后打印出表达式值的过程 。
编译原理
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语义规则：描述产生式中各文法符号的属性之间的 依赖关系。通常用函数或程序语句的形式表示。
依赖图：表示文法符号属性之间依赖关系的有向图。 注释分析树：每个结点都带有属性值的分析树。
编译原理
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每个产生式A有一组形如b := f(c1, c2, …, ck )的
语义规则，其中f 是函数，并且满足下面两种情形 之一：