第七章语义分析与中间代码生成
07-第7章-中间代码生成-编译原理PDF精讲课件-中国科技大学(共13讲)
中国科学技术大学 计算机科学与技术学院 陈意云
第七章 中间代码生成
记号 分析 流 器 本章内容
–介绍几种常用的中间表示：后缀表示、图形表示 和三地址代码 –用语法制导定义和翻译方案来说明源语言的各种 构造怎样被翻译成中间形式
静态 检查 器
中间 代码 中间 代码 生成 代码 生成 器 器
7.1 中 间 语 言
7.1.2 图形表示 • 语法树是一种图形化的中间表示 • 有向无环图也是一种中间表示
assign a + + a assign +
+ c uminus d uminus c c d d b b (b) DAG (a) 语法树 a = (b + cd) + cd的图形表示
7.1 中 间 语 言
7.1.4 静态单赋值形式 • 一种便于某些代码优化的中间表示 • 和三地址代码的主要区别
– 所有赋值指令都是对不同名字的变量的赋值 – 一个变量在不同路径上都定值的解决办法 if (flag) x = 1; else x = 1; y = x a; 改成 if (flag) x1 = 1; else x2 = 1; x3 = (x1, x2); //由flag的值决定用x1还是x2
E E1 E2 E.nptr = mkNode( ‘’, E1.nptr, E2.nptr) E.nptr = mkUNode( ‘uminus’, E1.nptr) E E1 E (E1) F id E.nptr = E1.nptr E.nptr = mkLeaf (id, id.entry)
符号表实例
7.2 声 明 语 句
• 符号表的特点
–各过程有各自的符号表 –符号表之间有双向链 –构造符号表时需要符号表栈 –构造符号表需要活动记录栈 sort var a:…; x:…; readarray var i:…; exchange quicksort var k, v:…; partition var i, j:…;
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。
第7章 语义分析与中间代码生成
(4) 无条件转移语句goto L，即下一个将被执 行的语句是标号为L的语句。 (5) 条件转移语句if x rop y goto L，其中rop为 关系运算符，如<、<=、==、!=、>、>=等。 若x和y满足关系rop就转去执行标号为L的语 句，否则继续按顺序执行本语句的下一条语 句。
(6) 过程调用语句par x和call p,n。源程序中的 过程调用语句p(x1, x2, …, xn)可用下列三地址 代码表示： par x1 par x2 par xn call p,n 其中，整数n为实参个数。 过程返回语句为return y，其中y为返回值， 可选。
{enter(, T.type, offset); offset := offset + T.width} {T.type := int; T.width := 4｝ {T.type := float; T.width := 8} {T.type := array(num.val, T(1).type); T.width := num.val * T(1).width} {T.type := pointer(T(1).type); T.width := 4}
2．三地址语句的种类 三地址语句非常类似于汇编代码，它可以 有符号标号和各种控制流语句。 常用的三地址语句： (1) x = y op z形式的赋值语句，其中op为二目 的算术运算符或逻辑运算符。 (2) x = op y形式的赋值语句，其中op为一目运 算符，如一目减uminus、逻辑否定not、移位 运算符以及类型转换符。 (3) x = y形式的复制语句，将y的值赋给x。
例如，赋值语句a = b * (c + d)的四元式代码： ① (+, c, d, t1) ② (*, b, t1, t2) ③ (=, t2, _, a) 约定：一元运算符一律使用arg1。此外，如果 op是一个算术或逻辑运算符，则result总是一 个新引进的临时变量，它用来存放运算结果。 结论：四元式出现的顺序与表达式计值的顺序 是一致的，四元式之间的联系是通过临时变量 实现的。四元式由于其表示更接近程序设计的 习惯而成为一种普遍采用的中间代码形式。
编译原理第三版课后习题答案
编译原理第三版课后习题答案编译原理是计算机科学中的一门重要课程，它研究的是如何将高级程序语言转换为机器语言的过程。
而《编译原理》第三版是目前被广泛采用的教材之一。
在学习过程中，课后习题是巩固知识、提高能力的重要环节。
本文将为读者提供《编译原理》第三版课后习题的答案，希望能够帮助读者更好地理解和掌握这门课程。
第一章：引论习题1.1：编译器和解释器有什么区别？答案：编译器将整个源程序转换为目标代码，然后一次性执行目标代码；而解释器则逐行解释源程序，并即时执行。
习题1.2：编译器的主要任务是什么？答案：编译器的主要任务是将高级程序语言转换为目标代码，包括词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成等过程。
第二章：词法分析习题2.1：什么是词法分析？答案：词法分析是将源程序中的字符序列划分为有意义的词素（token）序列的过程。
习题2.2：请给出识别下列词素的正则表达式：（1）整数：[0-9]+（2）浮点数：[0-9]+\.[0-9]+（3）标识符：[a-zA-Z_][a-zA-Z_0-9]*第三章：语法分析习题3.1：什么是语法分析？答案：语法分析是将词法分析得到的词素序列转换为语法树的过程。
习题3.2：请给出下列文法的FIRST集和FOLLOW集：S -> aAbA -> cA | ε答案：FIRST(S) = {a}FIRST(A) = {c, ε}FOLLOW(S) = {$}FOLLOW(A) = {b}第四章：语义分析习题4.1：什么是语义分析？答案：语义分析是对源程序进行静态和动态语义检查的过程。
习题4.2：请给出下列文法的语义动作：S -> if E then S1 else S2答案：1. 计算E的值2. 如果E的值为真，则执行S1；否则执行S2。
第五章：中间代码生成习题5.1：什么是中间代码？答案：中间代码是一种介于源代码和目标代码之间的表示形式，它将源代码转换为一种更容易进行优化和转换的形式。
编译原理与自动化代码生成
编译原理与自动化代码生成编译原理是计算机科学中的一个重要领域，它研究如何将高级程序语言翻译为计算机能够执行的低级指令，从而实现程序的执行。
自动化代码生成是编译原理中的一个关键步骤，它通过将程序中的高级语言代码转换为计算机识别的机器码，实现程序功能的自动化生成。
一、编译原理的基本概念与流程编译原理涉及到词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和代码生成等多个环节。
下面将简要介绍编译原理的基本流程。
1. 词法分析词法分析器将源代码分割为一个个词法单元，如关键字、标识符、运算符、常量等，并将这些词法单元以标记的形式传递给语法分析器。
2. 语法分析语法分析器将词法分析器传递的标记组织成语法树，检查程序语法的正确性。
常用的语法分析方法有递归下降分析、LL(1)分析和LR分析等。
3. 语义分析语义分析器主要对程序的语义进行检查，包括类型检查、符号表管理、语法错误修复等。
它会生成中间代码，为代码生成和优化做准备。
4. 中间代码生成中间代码是一种介于源代码和目标代码之间的代码形式，方便进行代码优化和代码生成。
常见的中间代码形式有三地址码、四元式和抽象语法树。
5. 代码优化代码优化是在保持程序功能不变的前提下，通过改进程序结构或重写代码，以提高运行效率。
常见的代码优化技术有常量传播、常量折叠、循环优化等。
6. 代码生成代码生成是将中间代码转换为目标代码的过程。
目标代码可以是可执行代码，也可以是汇编代码，具体取决于编译器的设定。
二、自动化代码生成的意义和方法自动化代码生成旨在提高程序开发的效率和质量，减少开发人员的工作量。
以下是常见的自动化代码生成方法。
1. 模板代码生成模板代码是指在开发过程中频繁出现的、类似的代码片段。
通过定义好模板，利用代码生成工具可以自动根据模板生成对应的代码。
2. 元编程元编程是一种编程范式，它允许程序在运行时生成、修改和执行其他程序。
通过元编程技术，可以实现动态生成代码和扩展程序的功能。
编译原理第七章中间代码生成汇编
*
b
*
b
uminus
c
a= b*-c + b*-c
c abc uminus * bc numinus *+ assign
抽象语法树
• 构造赋值语句语法树的语法制导定义： 产生式
S→id = E E→E1 + E2 E→E1 * E2 E→- E1 E→(E1)
• param x1 • param x2 • …… • param x2 • call p, n n表示实参个数。return y中y为过程返回的一个值
– 形如x = y[i]及x[i] = y的索引赋值。
– 形如x = &y, x = *y和*x = y的地址和指针赋值。象形式。 • 这些语句可以以带有操作符和操作数域的记录 来实现。四元式、三元式及间接三元式是三种 这样的表示。
x = y op z
其中，x、y和z是名字，常量或编译器生成的临时变量 op代表任何操作符（定点运算符、浮点运算符、逻辑运算 符等）
• 像x+y*z这样的表达式要翻译为:
T1 = y * z
T2 = x + T1 其中T1 ，T2为编译时产生的临时变量。
三地址语句的类型
• 三地址语句类似于汇编语言代码。语句可以有 符号标号，而且存在各种控制流语句。
– 临时变量也要填入符号表中。
三元式
• 为了避免把临时变量填入符号表，可以通过计 算临时值语句的位置来引用该临时变量。 • 这样三地址代码的记录只需要三个域op, arg1 和arg。
• 对于单目运算符op, arg1和arg2只需用其一。
编译原理中间代码生成
编译原理中间代码生成在编译原理中，中间代码生成是编译器的重要阶段之一、在这个阶段，编译器将源代码转换成一种中间表示形式，这种中间表示形式通常比源代码抽象得多，同时又比目标代码具体得多。
中间代码既能够方便地进行优化，又能够方便地转换成目标代码。
为什么需要中间代码呢？其一，中间代码可以方便地进行编译器优化。
编译器优化是编译器的一个核心功能，它能够对中间代码进行优化，以产生更高效的目标代码。
在中间代码生成阶段，编译器可以根据源代码特性进行一些优化，例如常量折叠、公共子表达式消除、循环不变式移动等。
其二，中间代码可以方便地进行目标代码生成。
中间代码通常比较高级，比目标代码更具有表达力。
通过中间代码，编译器可以将源代码转换成与目标机器无关的形式，然后再根据目标机器的特性进行进一步的优化和转换，最终生成目标代码。
中间代码生成的过程通常可以分为以下几步：1.词法分析和语法分析：首先需要将源代码转换成抽象语法树。
这个过程涉及到词法分析和语法分析两个步骤。
词法分析将源代码划分成一个个的词法单元，例如标识符、关键字、运算符等等。
语法分析将词法单元组成树状结构，形成抽象语法树。
2.语义分析：在语义分析阶段，编译器会对抽象语法树进行静态语义检查，以确保源代码符合语言的语义规定。
同时，还会进行类型检查和类型推导等操作。
3.中间代码生成：在中间代码生成阶段，编译器会将抽象语法树转换成一种中间表示形式，例如三地址码、四元式、特定的中间代码形式等。
这种中间表示形式通常比较高级，能够方便进行编译器的优化和转换。
4.中间代码优化：中间代码生成的结果通常不是最优的，因为生成中间代码时考虑的主要是功能的正确性，并没有考虑性能的问题。
在中间代码生成之后，编译器会对中间代码进行各种优化，以产生更高效的代码。
例如常量折叠、循环优化、死代码删除等等。
5.中间代码转换：在完成了中间代码的优化之后，编译器还可以对中间代码进行进一步的转换。
这个转换的目的是将中间代码转换成更具体、更低级的形式，例如目标机器的汇编代码。
编译习题答案
习题11-1 说明解释程序和编译程序的区别。
答：通常，翻译程序可分为解释程序、汇编程序和编译程序。
所谓解释程序是一种将源程序按动态顺序逐句进行分析解释编译，边解释边执行、不产生目标程序的一种翻译程序。
这种翻译程序结构简单、占用内存较少，易于在执行过程中对源程序进行修改，但工作效率低，只适合一些规模较小的语言，如解释BASIC等。
而编译程序（也称编译器）是源语言为某种高级语言，目标语言为相应于某一计算机的汇编语言或机器语言的一种翻译程序。
这种编译程序将源程序翻译成执行时可完全独立于源程序的经优化的目标语言代码，因而运行效率高。
更为重要的是，它使工作于高级语言环境下的程序设计人员，不必考虑与机器有关的繁琐细节，却能完成机器语言所能完成的绝大多数工作。
在解释方式下，并不生成目标代码，而是直接执行源程序本身。
这是编译方式与解释方式的根本区别。
1-2 简述高级语言程序按编译方式的执行过程。
答：高级语言程序按编译方式的执行过程一般可分为两个阶段：编译阶段和运行阶段。
其中，编译阶段完成由源程序到目标程序的翻译，若目标程序是汇编语言程序，还需再通过汇编程序进一步翻译成机器语言程序。
而运行阶段的任务是在目标计算机上执行编译阶段所得到的目标程序。
但目标程序往往不能由计算机直接执行，一般还应有运行系统进行配合，这个运行系统包括链接程序和由这样一些子程序组成的系统库，如标准函数计算子程序、数组动态存储子程序等。
由链接程序将目标程序和系统库连接在一起，最终形成一个可执行程序，在计算机上直接执行。
1-3 什么是编译系统？答：通常将编译程序、链接程序、系统库、源程序编辑程序等软件组成的系统称为编译系统。
1-4 编译过程通常有哪几个阶段？简述各阶段的主要任务。
答：程序设计语言的编译过程一般可以分为词法分析、语法分析、语义分析和中间代码生成、代码优化、目标代码生成5个阶段。
词法分析是编译过程的第一个阶段。
该阶段的主要任务是从构成源程序的字符串中识别出一个个具有独立意义的最小语法单位——单词，并指出其属性。
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。
编译原理全复习(完整版)
1》编译程序的框架图与功能块：（1）画出编译程序的总体结构，并简述各部分的主要功能：七个部分（2）编译程序的结构分为几个阶段，各阶段的任务是什么？答编译程序总框架（1）词法分析器，又称扫描器，输入源程序，进行词法分析，输出单词符号。
（2）语法分析器，简称分析器，对单词符号串进行语法分析（根据语法规则进行推导或规约），识别出各类语法单位，最终判断输入串是否构成语法上正确的“程序”。
（3）语义分析与中间代码产生器，按照语义规则对语法分析器归约出（或推导出）的语法单位进行语义分析并把它们翻译成一定形式的中间代码。
（4）优化器，对中间代码进行优化处理。
（5）目标代码生成器，把中间代码翻译成目标程序。
（6）表格管理，登记源程序的各类信息，编译各阶段的进展状况。
（7）出错管理，把错误信息报告给用户。
编译程序的结构分为五个阶段：（1）词法分析.任务是：输入源程序，对构成源程序的字符串进行扫描和分解，识别出一个个的单词（亦称单词符号或简称符号），如基本字，标识符，常熟，算符和界符。
（2）。
语法分析，任务是：在词法分析的基础上，根据语言的语法规则，把单词符号串分解成各类语法单位（语法范畴）。
（3）语义分析与中间代码产生。
任务：对语法分析所识别出的各类语法范畴，分析其含义，并进行初步翻译（产生中间代码）。
（4）优化。
任务在于对前段产生的中间代码进行加工变换，以期在最后阶段能产生出更为高效（省时间和空间）的目标代码。
（5）目标代码生成。
任务是：把中间代码（或优化出理之后）变换成特定机械上的低级语言代码。
2》．重要概念：a. 编译程序：是指能够把源语言程序转换成逻辑上等价的目标语言程序的一个程序。
b. 单词符号：是语言的基本组成成分，是人们理解和编写程序的基本要素，是语言中具有独立意义的最基本结构，它一般包括：基本字、标识符、常数、运算符和界符等c. 中间代码：是一种含义明确，便于处理的记号系统，它通常独立于具体的硬件。
中间代码生成
例子程序： （2）-（19）都 是说明部分
（4） procedure readarray； （ 5） var i ： integer； （ 6） begin … a… end { readarray};
（7） procedure exchange（i，j： integer）； （ 8） begin （ 9） x：= a[i] ；a[i]:=a[j]; a[j]:＝x （10） end { exchange}; （11） procedure quicksort（m，n： integer）； （12） var k，v： integer； （13） function partition（y，z： integer） ： integer； （14） var i，j ： integer； （15） begin …a… （16） …v… （17） …exchange（i，j）；… （18） end { partition}; （19） begin … end { quicksort}; （20） 2019/1/16 begin … end. { sort｝
2019/1/16 12
7.2
说明语句
注意语义动作 enter 对第一条产生式及翻译模式进行改写（见 P474），引入标记非终结符号，改写后的 语法制导定义是 S-属性定义，适合于自底 向上翻译
P M D
M
{}
{ offset := 0 }
13
2019/1/16
7.2
说明语句
例子：处理语句 id1 : real ; id2 : ↑integer
sort readarray exchange quicksort
partition
18
编译原理作业集-第七章（精选.）
编译原理作业集-第七章（精选.）第七章语义分析和中间代码产⽣本章要点1. 中间语⾔，各种常见中间语⾔形式；2. 说明语句、赋值语句、布尔表达式、控制语句等的翻译；3. 过程调⽤的处理；4. 类型检查；本章⽬标掌握和理解中间语⾔，各种常见中间语⾔形式；各种语句到中间语⾔的翻译；以及类型检查等内容。
本章重点1．中间代码的⼏种形式，它们之间的相互转换：四元式、三元式、逆波兰表⽰；3．赋值语句、算术表达式、布尔表达式的翻译及其中间代码格式；4．各种控制流语句的翻译及其中间代码格式；5．过程调⽤的中间代码格式；6．类型检查；本章难点1. 各种语句的翻译；2. 类型系统和类型检查；作业题⼀、单项选择题：1. 布尔表达式计算时可以采⽤某种优化措施，⽐如A and B⽤if-then-else可解释为_______。
a. if A then true else B；b. if A then B else false；c. if A then false else true；d. if A then true else false；2. 为了便于优化处理，三地址代码可以表⽰成________。
a. 三元式b. 四元式c. 后缀式d. 间接三元式3. 使⽤三元式是为了________：a. 便于代码优化处理b. 避免把临时变量填⼊符号表c. 节省存储代码的空间d. 提⾼访问代码的速度4. 表达式-a+b*(-c+d)的逆波兰式是________。
a. ab+-cd+-*；b. a-b+c-d+*；c. a-b+c-d+*；d. a-bc-d+*+；5. 赋值语句x:=-(a+b)/(c-d)-(a+b*c)的逆波兰式表⽰是_______。
a. xab+cd-/-bc*a+-:=；a. xab+/cd-bc*a+--:=；a. xab+-cd-/abc*+-:=；a. xab+cd-/abc*+--:=；6. 在⼀棵语法树中结点的继承属性和综合属性之间的相互依赖关系可以由________来描述。
编译原理作业标准答案
第一章引言一、解释下列各词源语言:编写源程序的语言（基本符号，关键字），各种程序设计语言都可以作为源语言。
源程序: 用接近自然语言（数学语言）的源语言（基本符号，关键字）编写的程序，它是翻译程序处理的对象。
目标程序: 目标程序是源程序经过翻译程序加工最后得到的程序。
目标程序（结果程序）一般可由计算机直接执行。
低级语言：机器语言和汇编语言。
高级语言：是人们根据描述实际问题的需要而设计的一个记号系统。
如同自然语言（接近数学语言和工程语言）一样，语言的基本单位是语句，由符号组和一组用来组织它们成为有确定意义的组合规则。
翻译程序: 能够把某一种语言程序（源语言程序）改变成另一种语言程序（目标语言程序），后者与前者在逻辑上是等价的。
其中包括：编译程序，解释程序，汇编程序。
编译程序: 把输入的源程序翻译成等价的目标程序（汇编语言或机器语言），然后再执行目标程序（先编译后执行），执行翻译工作的程序称为编译程序。
解释程序: 以该语言写的源程序作为输入，但不产生目标程序。
按源程序中语句动态顺序逐句的边解释边执行的过程，完成翻译工作的程序称为解释程序。
二、什么叫“遍”？指对源程序或源程序的中间形式（如单词，中间代码）从头到尾扫描一次，并作相应的加工处理，称为一遍。
三、简述编译程序的基本过程的任务。
编译程序的工作是指从输入源程序开始到输出目标程序为止的整个过程，整个过程可以划分5个阶段。
词法分析：输入源程序，进行词法分析，输出单词符号。
语法分析：在词法分析的基础上，根据语言的语法规则把单词符号串分解成各类语法单位，并判断输入串是否构成语法正确的“程序”。
中间代码生成：按照语义规则把语法分析器归约（或推导）出的语法单位翻译成一定形式的中间代码。
优化：对中间代码进行优化处理。
目标代码生成：把中间代码翻译成目标语言程序。
四、编译程序与解释程序的区别？编译程序生成目标程序后，再执行目标程序；然而解释程序不生成目标程序，边解释边执行。
第7章 语义分析与中间代码生成
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第6章小结
• 注释分析树和相应的依赖图是属性值的关联 关系和计算顺序的表达形式，语义关系可以 使用抽象语法树表示。 依据语法分析方法有自底向上的和自顶向下 的，语法制导翻译既可以按照自底向上的策 略进行，也可以按照自顶向下的策略进行。
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第7章 语义分析与中间代码生成
第6章小结
• • 语法分析中进行静态语义检查和中间代码生 成的技术称为语法制导翻译技术。 为了通过将语义属性关联到文法符号、将语 义规则关联到产生式，有效地将语法和语义 关联起来，人们引入了语法制导定义。没有 副作用的语法制导定义又称为属性文法。
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第6章小结
• 为相应的语法成分设置表示语义的属性，属 性的值是可以计算的，根据属性值计算的关 联关系，将其分成综合属性和继承属性，根 据属性文法中所含的属性将属性文法分成S属性文法和L-属性文法。 如果不仅将语义属性关联到文法符号、将语 义规则关联到产生式，而且还通过将语义动 作嵌入到产生式的适当位置来表达该语义动 作的执行时机，这就是翻译模式。翻译模式 给语义分析的实现提供了更好的支持。
2013-7-25
arg2 result t1 d t2 d t4 t2 t3 t4 t5 a
5 assign
图7.2(a) 图7.1中三地址码的四元式表示
11
三元式
• 为了节省临时变量的开销，有时也可以使用只有三个域的三 元式来表示三地址码。三元式的三个域分别称为op，arg1和 arg2，op，arg1和arg2的含义与四元式类似，区别只是arg1和 arg2可以是某个三元式的编号(图7.2(b)中用圆括号括起来的数 字)，表示用该三元式的运算结果作为运算对象。
(完整word版)编译原理练习题
一章：1、编译程序各阶段都涉及。
A、词法分析B、表格管理C、语法分析D、语义分析2、下列哪个程序不是编译程序的组成部分？。
A、词法分析程序B、代码读入程序C、代码生成程序D、语法分析程序3、编译程序各阶段的工作往往是进行的。
A、顺序B、并行C、成批D、穿插4、词法分析所依据的是。
A、语义规则B、构词规则C、语法规则D、等价变换规则5、编译程序的语法分析器可以发现源程序中的。
A、语义错误B、语法和语义错误C、错误并校正D、语法错误6、高级语言源程序经编译后产生的程序是。
A、源程序B、目标程序C、函数D、过程1、扫描器的任务是从源程序中识别出一个个单词符号。
2、高级语言源程序有两种执行方式，即解释和编译。
判断：高级语言编写的源程序都必须通过编译，产生目标代码后才能运行。
多遍扫描的编译程序的多遍是指多次重复读源程序。
高级语言程序到低级语言程序的转换是基于语义的等价变换。
编译程序中错误处理的任务是对检查出的错误进行修改。
目标程序一定是机器语言程序。
连接装配程序可把经编译程序产生的目标程序变成可执行的机器语言程序。
简答题：1、请指出下列错误信息可能是编译的哪个阶段报告的？①else没有匹配的if；②数组下标越界；③使用的函数没有定义；④在数中出现了非数字信息。
答：①语法分析阶段②语义分析与中间代码生成阶段③语义分析与中间代码生成阶段④词法分析阶段2、何谓源程序、中间代码和目标代码？它们三者之间有何种关系？答：所谓源程序是指用某种高级语言编写的程序，它是编译程序的加工对象。
目标程序是指低级语言（机器语言或汇编语言）编写的程序，它是编译程序的加工结果。
中间代码是其结构介于源程序和目标程序之间的一种机内表示形式，它是编译程序产生的中间临时结果。
它们三者之间的关系是等价关系，即结构不同，但语义相同。
二章：1、文法G：S-xSx|y所识别的语言是。
A、xyx B 、（xyx）* C、x n yx n(n≥0) D、x*yx*2、设有文法G[S]=({S,B},{b},{S-b|bB,B-bS},S),该文法所描述的语言是。
编译原理所有名词解释
第一章编译程序是一种程序，它把高级语言编写的源程序翻译成与之在逻辑上等价的机器语言或汇编语言的目标程序。
一个高级语言程序的执行通常分为两个阶段，即编译阶段和运行阶段。
如果编译生成的目标程序是汇编语言形式，那么在编译与运行阶段之间还要添加一个汇编阶段。
解释程序也是一种翻译程序，它将源程序作为输入，一条语句地读入并解释执行。
解释程序与编译程序的主要区别是：编译程序是将源程序翻译成目标程序后再执行该目标程序，而解释程序则是逐条读出源程序中的语句并解释执行，即在解释程序的执行过程中并不源程序产生目标程序。
编译过程可以划分成五个阶段：词法分析阶段、语法分词法分析器析阶段、语义分析和中间代码生成阶段、优化阶段和目单词符号标代码生成阶段。
词法分析的任务是对构成源程序的字语法分析器表出符串进行扫描和分解，根据语言的词法规则识别出一个语法单位个具有独立意义的单词；语法分析的任务是在词法分析格错语义分析与的基础上，根据语言的语法规则（文法规则）从单词符中间代码生成器管处号串中识别出各种语法单位并进行语法检查；语义分析四元式理和中间代码生成阶段的任务是首先对每种语法单位进行理优化静态语义检查，然后分析其含义，并用另一种语言形式四元式来描述这种语义即生成中间代码；优化的任务是对前阶目标代码生成器段产生的中间代码进行等价变换或改造，以期获得更为目标程序高效（节省时间和空间）的目标代码；目标代码生成阶段的任务是把中间代码（或经优化处、理之后）变换成特编译程序结构示意图定机器上的机器语言程序或汇编语言程序，实现最终的翻译工作。
自编译：用某种高级语言书写自己的编译程序。
交叉编译：指用A机器上的编译程序来产生可在B机器上运行的目标代码。
自展：首先确定一个非常简单的核心语言L0，然后用机器语言或汇编语言书写出它的编译程序T0：再把语言L0扩充到L1，此时有L0L1，并用L0编写L1的编译程序T1（即自编译）。
移植：指A机器上的某种高级语言的编译程序稍加改动后能够在B机器上运行。
编译原理教程第五版课后答案
编译原理教程第五版课后答案第一章：引言问题1答：编译器是一种将高级编程语言源代码转换为目标机器代码的软件工具。
它由多个阶段组成，包括词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和代码生成等。
问题2答：编译器的主要任务包括以下几个方面： - 词法分析：将源代码划分为词法单元，如标识符、关键字、操作符等。
- 语法分析：根据语法规则，将词法单元组成语法树。
- 语义分析：对语法树进行语义检查，如类型匹配、变量声明等。
- 中间代码生成：将语法树转换为中间代码表示形式。
- 代码优化：对中间代码进行优化，以提高程序的效率。
- 代码生成：将优化后的中间代码转换为目标机器代码。
第二章：词法分析问题1答：词法单元是编译器在词法分析阶段识别的最小的语法单位，它由一个或多个字符组成。
常见的词法单元包括关键字、标识符、常量和运算符等。
问题2答：识别词法单元的方法包括以下几种： - 正则表达式：通过正则表达式匹配字符串，识别出各类词法单元。
- 有限自动机：构建有限状态自动机，根据输入字符的不同状态转移，最终确定词法单元。
- 递归下降法：使用递归下降的方式，根据语法规则划分出词法单元。
第三章：语法分析问题1答：语法分析是编译器的一个重要阶段，它的主要任务是根据给定的语法规则，将词法单元序列转换为语法树。
语法分析有两个主要的方法：自顶向下的分析和自底向上的分析。
问题2答：自顶向下的分析是从文法的起始符号开始，根据语法规则逐步向下展开，直到生成最终的语法树。
常见的自顶向下的分析方法包括LL(1)分析和递归下降分析。
问题3答：自底向上的分析是从输入串开始，逐步合并词法单元，最终生成语法树。
常见的自底向上的分析方法包括LR分析和LALR分析。
第四章：语义分析问题1答：语义分析的主要任务是对语法树进行语义检查和类型推断。
语义分析阶段会检查变量的声明和使用是否合法，以及类型是否匹配等。
问题2答：常见的语义错误包括变量未声明、类型不匹配、函数调用参数不匹配等。
编译原理教程实验报告
一、实验目的本次实验旨在使学生通过编译原理的学习，了解编译程序的设计原理及实现技术，掌握编译程序的各个阶段，并能将所学知识应用于实际编程中。
二、实验内容1. 词法分析2. 语法分析3. 语义分析4. 中间代码生成5. 代码优化6. 目标代码生成三、实验步骤1. 词法分析（1）设计词法分析器，识别输入源代码中的各种词法单元；（2）使用C语言实现词法分析器，并进行测试。
2. 语法分析（1）根据文法规则设计语法分析器，识别输入源代码的语法结构；（2）使用C语言实现语法分析器，并进行测试。
3. 语义分析（1）设计语义分析器，检查语法分析后的语法树，确保语义正确；（2）使用C语言实现语义分析器，并进行测试。
4. 中间代码生成（1）设计中间代码生成器，将语义分析后的语法树转换为中间代码；（2）使用C语言实现中间代码生成器，并进行测试。
5. 代码优化（1）设计代码优化器，对中间代码进行优化，提高程序性能；（2）使用C语言实现代码优化器，并进行测试。
6. 目标代码生成（1）设计目标代码生成器，将优化后的中间代码转换为特定目标机的汇编语言；（2）使用C语言实现目标代码生成器，并进行测试。
四、实验结果与分析1. 词法分析实验结果：成功识别输入源代码中的各种词法单元，包括标识符、关键字、运算符、常量等。
2. 语法分析实验结果：成功识别输入源代码的语法结构，包括表达式、语句、程序等。
3. 语义分析实验结果：成功检查语法分析后的语法树，确保语义正确。
4. 中间代码生成实验结果：成功将语义分析后的语法树转换为中间代码，为后续优化和目标代码生成提供基础。
5. 代码优化实验结果：成功对中间代码进行优化，提高程序性能。
6. 目标代码生成实验结果：成功将优化后的中间代码转换为特定目标机的汇编语言，为程序在目标机上运行做准备。
五、实验心得1. 编译原理是一门理论与实践相结合的课程，通过本次实验，我对编译程序的设计原理及实现技术有了更深入的了解。
【习题答案】第07章 语义分析与中间代码生成
课后练习参考答案第07章语义分析与中间代码生成1.将下列语句翻译为逆波兰表示(后缀式)、三元式和四元表示：a:=(b+c)*e+(b+c)/f【解题思路】把中缀式转换为后缀式的简单方法：按中缀式中各运算符的优先规则，从最先执行的部分开始写，一层层套。
如a≤b+c∧a＞d∨a+b≠e，先把b+c写为bc+；然后把a≤套上去，成为abc+≤；再把a＞d表示为ad＞；然后把∧套上去，成为abc+≤ad＞∧，依此类推。
四元式由4个部分组成：算符op、第1和第2运算量arg1和arg2，以及运算结果result。
运算量和运算结果有时指用户自定义的变量，有时指编译程序引进的临时变量。
如果op是一个算术或逻辑算符，则result总是一个新引进的临时变量，用于存放运算结果。
三元式只需3个域：op、arg1和arg2。
与四元式相比，三元式避免了临时变量的填入，而是通过计算这个临时变量的语句的位置来引用这个临时变量。
我们很容易把一个算术表达式或一个赋值句表示为四元式序列或三元式序列。
【解】逆波兰表示为：bc+e*bc+f/+:=三元式序列为：(1)(+，b，c)(2)(* ，(1) ，e)(3)(+ ，b，c)(4)(/ ，(3) ，f)(5)(+ ，(2) ，(4))(6)(:= ，a，(5))四元式序列为：(1)(+ ，b，c，T1)(2)(* ，T1，e，T2)(3)(+ ，b，c，T3)(4)(/ ，T3，f，T4)(5)(+ ，T2，T4，T5)(6)(:= ，T5，-，a)2.将下列Ｃ程序的执行语句翻译成三地址代码(设S.next 为L0)：if ( i < j )s = 10 * s；elsei = - j；【解】翻译结果如下：if i < j goto L1goto L2L1: t0 = 10 * ss = t0goto L0L2: t1 = - ji = t1L0: ...3.给出下面表达式的逆波兰表示（注：用￥表示if-then-else运算）：if (x+y)*z=0 then s:=(a+b)*c else s:=a*b*c【解】逆波兰式为：xy+z*0=sab+c*:=sab*c*:=￥4.写出下列语句的四元式序列：(假设地址从100开始)WHILE A<C AND B<D DOIF A=1 THEN C:=C+1ELSE WHILE A<=D DOA:=A+2;【解】(100) (j<,A,C,102)(101) (j,-,-,114)(102) (j<,B,D,104)(103) (j,-,-,114)(104) (j=,A,1,106)(105) (j,-,-,109)(106) (+,C,1,T) (107) (:=,T,-,C) (108) (j,-,-,100) (109) (j<=,A,D,111) (110) (j,-,-,100) (111) (+,A,2,T)(112) (:=,T,-,A) (113) (j,-,-,109)(114)。
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7.1.1逆波兰表示法 7.1.1逆波兰表示法
逆波兰表示法是把运算量（操作数）写在前面， 逆波兰表示法是把运算量（操作数）写在前面， 把算符写在后面（后缀），也称后缀表示法。 ），也称后缀表示法 把算符写在后面（后缀），也称后缀表示法。 例如：a+b写成 写成ab+, a*b写成 写成ab* .用这种办法表 例如：a+b写成ab+, a*b写成ab* .用这种办法表 示的表达式称为后缀式。 示的表达式称为后缀式。 一个表达式E的后缀形式定义： 一个表达式E的后缀形式定义： 1）如果E是一个变量或常量，则E的后缀式是E自 如果E是一个变量或常量， 的后缀式是E 身。 2）如果E是E1 op E2形式的表达式，这里op是任 如果E E2形式的表达式 这里op是任 形式的表达式， 何二元操作符， 的后缀式为E1’E2’op 何二元操作符，则E的后缀式为E1’E2’op ，这里 E’和E2’分别为E1和E2的后缀式。 E’和E2’分别为 和E2的后缀式 分别为E1 的后缀式。 3）如果E是（E1）形式的表达式，则E1的后缀式 如果E E1）形式的表达式， E1的后缀式 就是E的后缀式。 就是E的后缀式。
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其他三地址种类
goto l param x (n是参数个数 是参数个数) call p, n (n是参数个数) return x x := y[i] x[i] := y x := &y x := *y *x = y 无条件转移 实在参数 过程调用 过程返回 数组运算 指针运算
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生成三地址代码时，临时变量的名字对应抽 生成三地址代码时， 象语法树的内部结点。对于产生式E 象语法树的内部结点。对于产生式E →E1+E2的左端的非终结符号 而言， →E1+E2的左端的非终结符号E而言，它的 的左端的非终结符号E 经过计算得出的值往往放到一个新的临时变 量T中。 赋值语句id:=E的三地址代码包括 的三地址代码包括： 赋值语句id:=E的三地址代码包括：对表达 求值并置于变量T 式E求值并置于变量T中，然后进行赋值 id.place:=T。 id.place:=T。如果一个表达式仅有一个单个 标示符，例如y,则由 自身保留表达式的值。 则由y 标示符，例如y,则由y自身保留表达式的值。
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7.1.3三地址代码 三地址代码
一般形式 x := y op z 其中 x, y, z 为变量名、常数或编译产生的 为变量名、 临时变量； 临时变量； Op代表运算符号如定点运算符、浮点运算符、 Op代表运算符号如定点运算符、浮点运算符、 代表运算符号如定点运算符 逻辑运算符等等。 逻辑运算符等等。 每个语句的右边只能有一个运算符。例如，源 每个语句的右边只能有一个运算符。例如， 语言表达式x+y*z可被翻译为如下语句序列： x+y*z可被翻译为如下语句序列 语言表达式x+y*z可被翻译为如下语句序列： T1:=y*z T2:=x+T1 其中T1 T2为编译时产生的临时变量。 其中T1，T2为编译时产生的临时变量。 T1， 为编译时产生的临时变量
表中的@表示求负运算符。 表中的@表示求负运算符。 凡只需一个运算符的算符一律规定使用ARG1 凡只需一个运算符的算符一律规定使用ARG1
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2.三元式
为了避免把临时变量填入到符号表， 为了避免把临时变量填入到符号表，三元 式是由算符OP,两个操作数域ARG1 ARG2组 OP,两个操作数域ARG1和 式是由算符OP,两个操作数域ARG1和ARG2组 成。两操作数域或者是指向符号表的指针 或者是指向三元式表的指针。 ，或者是指向三元式表的指针。
第七章 语义分析和中间代码产生
紧接在词法分析和语法分析之后，编译程序 要做的工作就是进行静态语义检查和翻译。 静态语义检查通常包括： 1）类型检查 2）控制流检查 3）一致性检查 4）相关名字检查 其它如名字的作用域分析等也都是静态语义 分析的工作。
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虽然源程序可以直接翻译为目标语言代码，但是许 多编译程序却采用了独立于机器的、复杂性介于源 语言和机器语言之间的中间语言。这样的好处是： 1）便于进行与机器无关的代码优化工作； 2）使编译程序改变目标机更容易； 3）使编译程序的结构在逻辑上更为简单明确。以 中间语言为界面，编译前端和后端的接口更清晰。 静态语义检查和中间代码产生在编译程序中的地位 如图7.1 如图7.1
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逆波兰表示法中栈的使用
后缀式的计值用栈实现非常方便，一般 后缀式的计值用栈实现非常方便， 的计值过程是：自左至右扫描后缀式, 的计值过程是：自左至右扫描后缀式,每 碰到运算量就把它推进栈，每碰到K 碰到运算量就把它推进栈，每碰到K目算 符就把它作用于栈顶部的k个项， 符就把它作用于栈顶部的k个项，并用运 算的结果来代替这k个项（ 算的结果来代替这k个项（运算的结果仅 有一项）。 有一项）。
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例如：赋值语句A:=-B*(C+D)的四元式表示。 A:=例如：赋值语句A:= B*(C+D)的四元式表示。 的四元式表示
OP ARG1 ARG2 (1) @ (2) + (3) * (4) := B C T1 T3 — D T2 — RESULT T1 T2 T3 A 注解 T1为临时变量 T2为临时变量 T3为临时变量 赋值运算
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表7.3 对赋值语句产生三地址代码的属性文法 S → id := E E → E1 + E2
S.code := E.code || gen( id.place':='E.place E.place := newtemp; E.code := E1.code || E2.code || gen(E.place':='E1.place'+'E2
语法分析器 静态检查器 中间代码产生器 代码 语法分析器
中间
图7.1静态检查和中间代码产生的地位
2
7.1中间语言 7.1中间语言
在6.2.4节中介绍了抽象语法树，它是源 6.2.4节中介绍了抽象语法树， 节中介绍了抽象语法树 程序的中间表示方法之一。 程序的中间表示方法之一。在此将介绍其 它几种常见的中间语言形式。 它几种常见的中间语言形式。 常见的中间语言有：后缀式（ 常见的中间语言有：后缀式（逆波兰表示 ），树型表示 三元式和四元式等。 树型表示， 法），树型表示，三元式和四元式等。
表达式的三元式： 表达式的三元式：w*x+(y+z) (1) *, w, x (2) +, y, z (3) +, (1), (2) 第三个三元 式中的操作数(1) 式中的操作数 (2)表示第 和第 表示第(1)和第 表示第 (2)条三元式的计 条三元式的计 算结果。 算结果。
E → ( E1 ) E → id E → num
E.place:= E1.place; E.code:= E1.code E.place:= id.place; E.code:= ' ' E.place:= num.val；E.code:= ' ' ；
注释： || 表示代码序列的连接 注释：
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三地址语句可看成中间代码的一种抽象形 通常有三种表示方法：四元式、 式。通常有三种表示方法：四元式、三元 间接三元式。 式、间接三元式。 1.四元式 1.四元式 四元式是一种比较普遍采用的中间代码形 四元式的四个组成部分是：算符OP, OP,第 式.四元式的四个组成部分是：算符OP,第 一运算量ARG1,第二运算量ARG2 ARG1,第二运算量ARG2以及运算结 一运算量ARG1,第二运算量ARG2以及运算结 RESULT.其中 其中, 果RESULT.其中,运算量和运算结果有时指 用户自定义的变量， 用户自定义的变量，有时指编译程序引进 的临时变量。 的临时变量。 如果OP是一个算术或逻辑算符， OP是一个算术或逻辑算符 如果OP是一个算术或逻辑算符，则RESULT 总是一个新引进的临时变量， 总是一个新引进的临时变量，它用来存放 运算结果。 运算结果。
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7.1.2图表示法 图表示法
图表示法包括DAG与抽象语法树 图表示法包括DAG与抽象语法树 无循环有向图DAG：与抽象语法树一样， 无循环有向图DAG：与抽象语法树一样， 对表达式中的每个子表达式，DAG中都有 对表达式中的每个子表达式，DAG中都有 一个结点。 一个结点。一个内部结点代表一个操作符 它的孩子代表操作数。 ，它的孩子代表操作数。 不同点： DAG中代表公共子表达式的结 不同点：在DAG中代表公共子表达式的结 点具有多个父结点， 点具有多个父结点，而在一棵抽象语法树 中公共子表达式被表示为重复的子树。 中公共子表达式被表示为重复的子树。 可见P167 可见P167
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之所以称为三地址代码是因为每条语句通常包含 三个地址，两个用来表示操作数， 三个地址，两个用来表示操作数，一个用来存放 结果。对于后面给出的三地址代码中， 结果。对于后面给出的三地址代码中，用户定义 的名字在实际实现时将由指乡符号表中的相应名 字入口的指针所代替。 字入口的指针所代替。 常用的三地址语句种类 1）x := y op z 2）x := op y 3）x := y 4）if x relop y goto l 双目运算 单目运算 赋值 条件转移
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逆波兰表示法用不着使用括号， 逆波兰表示法用不着使用括号，根据运算量和算 符出现的先后位置， 符出现的先后位置，以及每个算符的目数就完全 决定一个表达式的分解。 决定一个表达式的分解。 例如： (a+b)*c将被表示成 例如： (a+b)*c将被表示成 ab+c* 所代表的表达式是a*(b+c) abc+* 所代表的表达式是a*(b+c) 所代表的表达式是(a+b)*(c+d) Ab+cd+* 所代表的表达式是(a+b)*(c+d) 把一般表达式翻译为后缀式是很容易的。 7.1给 把一般表达式翻译为后缀式是很容易的。表7.1给 出了把表达式翻译为后缀式的语义规则描述， 出了把表达式翻译为后缀式的语义规则描述，其 E.code表示 后缀形式，op表示任意二元操作符 表示E 中E.code表示E后缀形式，op表示任意二元操作符 ||”表示后缀形式的连接。 ，“||”表示后缀形式的连接。 产生式 E→E1 op E2 E →(E1) E → id 语义规则 E.code:=E1.code||E2.code||op E.code:=E1.code E.code:=id