编译原理 第6章 中间代码生成
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31
a<b
B→B1||B2
布尔表达式代码的例子
if (x<100 || x > 200 && x!= y ) x = 0; 相应的代码
32
布尔表达式的代码的SDD（1）
33
布尔表达式的代码的SDD（2）
接上表
34
混合模式布尔表达式的翻译示例
例如：4+a>b-c && d t1=4+a t2=b-c if t1>t2 goto L1 goto Lfalse L1: if d goto Ltrue goto Lfalse
9
3)三地址代码与四元式的的关系
一般形式 x := y op z
其中 x, y, z 为变量名、常数或编译产生的临 时变量 四元式（op, y, z, x）
10
表达式生成三地址码的SDD
产生式 语义规则 S→id:=E S.code:=E.code||gen(id.addr’:=’E.addr) E→E1+E2 E.addr:=newtemp;E.code := E1.code || E2.code || gen(E.addr’:=’E1.addr’+’ E2.addr) E→E1*E2 E.addr:=newtemp;E.code := E1.code || E2.code || gen(E.addr’:=’E1.addr’*’ E2.addr) E→ -E1 E.addr:=newtemp; E.code := E1.code || gen(E.addr’:=’’uminus’ E1.addr) E→ (E1) E.addr:= E1.addr; E.code := E1.code E→ id E.addr:= id.addr; E.code := ‘’
如何一趟处理完毕呢？
36
回填（2）
基本思想：
记录B中所有原来生成goto S.next， if … goto S.next的代码位置; 当S.next的值已知时，把记录中的所有指令的目标 都填上这个值。
回填技术：
生成跳转指令时暂时不指定目标标号， 使用列表分别记录这些不完整的指令； 等直到正确的目标时再填写目标标号； 每个列表中的指令都指向同一个目标
Makelist(i) Merge(p1,p2) Backpatch(p,i)
38
翻译模式用到如下三个函数： 1．makelist(i)：创建一个仅包含i的新表，i 是三地址码/四元式的一个索引（下标）， 或说i是代码序列的一个标号。 2．merge(p1，p2)：连接由指针p1和p2指向 的两个表并且返回一个指向连接后的表的 指针。 3．backpatch（p，i）：把i作为目标标号回 填到p所指向的表中的每一个转移指令中去。 此处的“表”都是为“回填”所拉的链
属性 code 表示生成的代码
11
6.2类型和声明
类型检查(Type Checking)
利用一组规则来保证运算分量的类型和运算符的 预期类型是否匹配。
翻译时应用类型信息
确定名字需要的内存空间、计算数组元素的地址、 类型转换、选择正确的运算符
12
6.2.1 类型表达式
类型表达式（type expression）表示类型的 结构
语义
B → B‖B false
| B && B | !B | (B) | E rel E | true |
短路代码
B1‖B2中B1为真时，不计算B2，整个表达式为真。因 此，当B1为真时应该跳过B2的代码。 B1&&B2中B1为假时，不计算B2，整个表达式为假
通过跳转指令实现控制流的处理 运算符本身不在代码中出现；
21
5)记录中的域的处理
我们可以为每个记录创建单独的符号表 处理时
首先创建一个新的符号表，压到栈顶； 然后处理对应于字段声明的D，字段都被加入到新符 号表中； 最后根据栈顶的符号表构造record类型表达式；符号 表出栈
22
6.3 赋值语句的翻译
翻译的需求
充分了解各种语言现象的语义
35
回填（1）
布尔表达式和控制流语句生成目标代码的关 键问题：某些跳转指令应该跳转到哪里 例如：if (B) S
按照短路代码的翻译方法，B的代码中有一些跳 转指令在B为假时执行， 这些代码的目标应该跳过S对应的代码。 我们把这个目标的标号作为语句的继承属性next 进行传递。但这个方法需要第二趟处理。
相当于C的继承属性，因为传递时总是拷贝，所以在SDT中 只赋值一次。
16
3)作用域和符号表
在具有语句块的编程语言中，标识符x在最内层的声明x的 作用域中。 每个作用域对应于一个符号表。 符号表形成树状结构。在语法分析时，通过栈来表示当前 符号表及其祖先。
17
4)声明序列的SDT（1）
27
1)控制流语句的翻译
S if （B） S1 | if （B） S1 else S2 | while （B） S1 | S1;S2 | assign
28
控制流语句的翻译
B.code B.true: S1.code ... (a) if begin: B.true: B.code S1.code goto begin ... (c) while 指向B.true 指向B.false 指向B.true 指向B.false
运算/赋值指令：x=y op z x=op y 复制指令：x=y 无条件转移指令：goto L 条件转移指令：if x goto L ifFalse x goto L 条件转移指令：if x relop y goto L
5
三地址代码（3）
指令
过程调用/返回：
param x1 param x2 … param xn call p, n
24
1)增量式翻译方案
主属性code满足增量式翻译的条件。 注意： top.get(…)是指从栈顶的符号表开始，向下寻找id的 信息。
25
2)处理类型转换的SDT
Max求的是两个参数在拓宽层次结构中的最大者
26
6.4 控制语句的翻译
高级语言的控制结构
顺序 begin 语句; … ；语句end 条件 if_else、if switch、case 循环 while、do_while for、repeat_until
包括：控制结构、数据结构、单词
充分了解它们的实现方法 了解中间代码的语义 了解运行环境
23
目标语言的语义
6.3 赋值语句的翻译
将一个表达式翻 译成为三地址指 令序列 表达式的SDD
属性code表示 代码 addr表示存放 表达式结果的 地址 new Temp() 可以生成一个 临时变量 gen(…)生成 一个指令
在处理一个过程/函数时，它声明的变量应该放 到单独的符号表中去； 这些变量的内存布局独立
SDT的处理方法
相对地址从0开始； 假设变量的放置和声明的顺序相同；
top.put(id.lexeme, T.type, offset)创建符号 表条目
18
变量offset记录当前可用的相对地址； 每“分配”一个变量，offset的值增加相应的位置
1)三地址代码（1）
特点
形式简单、语义明确、便于翻译 独立于目标语言 一般情况可以写成x=y op z 名字：用源程序中名字作为三地址代码的地址 常量：源程序中出现的、或者生成的常量 编译器生成的临时变量
4
每条指令右侧最多有一个运算符
运算分量：
三地址代码（2）
指令
20
int a;
语法分析 语义信息 语法分析 语义信息
ε M offset=0 M int MB B.t=int, B.w=4 MBε MBK t=int w=4 MBKε MBKC C.t=int C.w=4 MT T.t=int T.w=4
MTid; MTid;ε MTid;N id的属性入表 offset=4 MTid;Nε MTid;ND MD P
37
布尔表达式的回填翻译（1）
布尔表达式用于语句的控制流时，它总是在为 true时或为false分别跳转到某个位置 引入两个综合属性
辅助函数
truelist: 包含跳转指令的列表，为true时执行这些指 令 falselist：包含跳转指令的列表，为false时执行这些 指令
D →T id ; D | ε T → B C | record ‘{’ D ‘}’ B → int | float C → ε | [num] C D生成一系列声明； T生成不同的类型； B生成基本类型int/float； C表示分量，生成[num]序列； 注意record中包含了各个字段的声明。字段声明和变量 声明的文法一致。
30
继承属性
B.true，B为真时控制到达的位置； B.false，B为假时控制到达的位置。
if a<b goto B.true goto B.false
如果B1为真，则立即可知B为真，即B1.true与B.true相同； 如果B1为假，则必须计算B2的值，令B1.false为B2的开始 B2的true、false分别与E的true、false相同
4)声明序列的SDT（2）
我们可以把offset看作是D的继承属性
P{D.offset=0} D D T id; {D1.offset= D.offset+ T.width;} D1
19
例 int a；声明过程的语法翻译
语法制导定义的SDT P→MD M→ε{offset=0;} D→T id;N D N→ε{ top.put(id.lexname,T.t,offset); offset=offset+T.w} D→ε T→BKC{T.t=C.t;T.w=C.w} K→ε{t=B.t;w=B.w;} B→int {B.t=integer;B.w=4;} C→ε{C.t=t;C.w=w;}
//设置参数
带下标的复制指令：
x=y[i]
//调用子过程p，n为参数个数
地址/指针赋值指令：
注意：i表示离开数组位置第i各字节，而不是数组的 第i各元素
x[i]=y
x=&y
x=*y
*x=y
6
例子
语句
do i = i + 1; while (a[i]<v)；
7
ຫໍສະໝຸດ Baidu
2)四元式表示
在实现时，可以使用四元式/三元式等来表示 三地址指令 四元式：可以实现为纪录/结构
B.code
S1.code goto S.next B.false: S2 .code ... (b) if-else B.true:
指向B.true 指向B.false
继承属性 B.true, B.false S.next
29
6.4.1布尔表达式的翻译
布尔表达式可以用于改变控制流/计算逻辑值。 文法
14
1)局部变量的存储布局
变量的类型可以确定变量需要的内存
称为类型的宽度 可变大小的数据结构先只需要考虑指针
一个函数的局部变量总是分配在连续的区间； 因此我们可以给每个变量分配一个相对于这 个区间开始处的相对地址 变量的类型信息保存在符号表中；
15
2)计算T的类型和宽度的SDT
综合属性：type,width t和w用于类型和宽度信息从B传递到C→ε
(op, arg1, arg2, result)
单目运算符不使用arg2 param运算不使用arg2和result 条件转移/非条件转移将目标标号放入result
8
op: 运算符的内部编码 arg1,arg2,result是地址 x=y+z + y z x
四元式的例子
赋值语句：a=b* -c + b* -c
第6章 中间代码生成
1
第6章 中间代码生成
中间代码表示
三地址码
四元式
类型和声明 赋值语句的翻译 控制语句的翻译
布尔表达式的翻译
控制语句的翻译
2
6.1 中间代码表示
作用
过渡：经过语义分析被译成中间代码序列
中间语言的语句 便于编译系统的实现、移植、代码优化
形式
优点
3
基本类型 类名 类型构造算子作用于类型
array[数字，类型表达式] record[字段/类型对的列表]（可以用符号表表示）
函数类型构造算子：参数类型结果类型 笛卡尔积：s X t 可以包含取值为类型表达式的变量
13
6.2.2 声明
文法
语义：
a<b
B→B1||B2
布尔表达式代码的例子
if (x<100 || x > 200 && x!= y ) x = 0; 相应的代码
32
布尔表达式的代码的SDD（1）
33
布尔表达式的代码的SDD（2）
接上表
34
混合模式布尔表达式的翻译示例
例如：4+a>b-c && d t1=4+a t2=b-c if t1>t2 goto L1 goto Lfalse L1: if d goto Ltrue goto Lfalse
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3)三地址代码与四元式的的关系
一般形式 x := y op z
其中 x, y, z 为变量名、常数或编译产生的临 时变量 四元式（op, y, z, x）
10
表达式生成三地址码的SDD
产生式 语义规则 S→id:=E S.code:=E.code||gen(id.addr’:=’E.addr) E→E1+E2 E.addr:=newtemp;E.code := E1.code || E2.code || gen(E.addr’:=’E1.addr’+’ E2.addr) E→E1*E2 E.addr:=newtemp;E.code := E1.code || E2.code || gen(E.addr’:=’E1.addr’*’ E2.addr) E→ -E1 E.addr:=newtemp; E.code := E1.code || gen(E.addr’:=’’uminus’ E1.addr) E→ (E1) E.addr:= E1.addr; E.code := E1.code E→ id E.addr:= id.addr; E.code := ‘’
如何一趟处理完毕呢？
36
回填（2）
基本思想：
记录B中所有原来生成goto S.next， if … goto S.next的代码位置; 当S.next的值已知时，把记录中的所有指令的目标 都填上这个值。
回填技术：
生成跳转指令时暂时不指定目标标号， 使用列表分别记录这些不完整的指令； 等直到正确的目标时再填写目标标号； 每个列表中的指令都指向同一个目标
Makelist(i) Merge(p1,p2) Backpatch(p,i)
38
翻译模式用到如下三个函数： 1．makelist(i)：创建一个仅包含i的新表，i 是三地址码/四元式的一个索引（下标）， 或说i是代码序列的一个标号。 2．merge(p1，p2)：连接由指针p1和p2指向 的两个表并且返回一个指向连接后的表的 指针。 3．backpatch（p，i）：把i作为目标标号回 填到p所指向的表中的每一个转移指令中去。 此处的“表”都是为“回填”所拉的链
属性 code 表示生成的代码
11
6.2类型和声明
类型检查(Type Checking)
利用一组规则来保证运算分量的类型和运算符的 预期类型是否匹配。
翻译时应用类型信息
确定名字需要的内存空间、计算数组元素的地址、 类型转换、选择正确的运算符
12
6.2.1 类型表达式
类型表达式（type expression）表示类型的 结构
语义
B → B‖B false
| B && B | !B | (B) | E rel E | true |
短路代码
B1‖B2中B1为真时，不计算B2，整个表达式为真。因 此，当B1为真时应该跳过B2的代码。 B1&&B2中B1为假时，不计算B2，整个表达式为假
通过跳转指令实现控制流的处理 运算符本身不在代码中出现；
21
5)记录中的域的处理
我们可以为每个记录创建单独的符号表 处理时
首先创建一个新的符号表，压到栈顶； 然后处理对应于字段声明的D，字段都被加入到新符 号表中； 最后根据栈顶的符号表构造record类型表达式；符号 表出栈
22
6.3 赋值语句的翻译
翻译的需求
充分了解各种语言现象的语义
35
回填（1）
布尔表达式和控制流语句生成目标代码的关 键问题：某些跳转指令应该跳转到哪里 例如：if (B) S
按照短路代码的翻译方法，B的代码中有一些跳 转指令在B为假时执行， 这些代码的目标应该跳过S对应的代码。 我们把这个目标的标号作为语句的继承属性next 进行传递。但这个方法需要第二趟处理。
相当于C的继承属性，因为传递时总是拷贝，所以在SDT中 只赋值一次。
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3)作用域和符号表
在具有语句块的编程语言中，标识符x在最内层的声明x的 作用域中。 每个作用域对应于一个符号表。 符号表形成树状结构。在语法分析时，通过栈来表示当前 符号表及其祖先。
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4)声明序列的SDT（1）
27
1)控制流语句的翻译
S if （B） S1 | if （B） S1 else S2 | while （B） S1 | S1;S2 | assign
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控制流语句的翻译
B.code B.true: S1.code ... (a) if begin: B.true: B.code S1.code goto begin ... (c) while 指向B.true 指向B.false 指向B.true 指向B.false
运算/赋值指令：x=y op z x=op y 复制指令：x=y 无条件转移指令：goto L 条件转移指令：if x goto L ifFalse x goto L 条件转移指令：if x relop y goto L
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三地址代码（3）
指令
过程调用/返回：
param x1 param x2 … param xn call p, n
24
1)增量式翻译方案
主属性code满足增量式翻译的条件。 注意： top.get(…)是指从栈顶的符号表开始，向下寻找id的 信息。
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2)处理类型转换的SDT
Max求的是两个参数在拓宽层次结构中的最大者
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6.4 控制语句的翻译
高级语言的控制结构
顺序 begin 语句; … ；语句end 条件 if_else、if switch、case 循环 while、do_while for、repeat_until
包括：控制结构、数据结构、单词
充分了解它们的实现方法 了解中间代码的语义 了解运行环境
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目标语言的语义
6.3 赋值语句的翻译
将一个表达式翻 译成为三地址指 令序列 表达式的SDD
属性code表示 代码 addr表示存放 表达式结果的 地址 new Temp() 可以生成一个 临时变量 gen(…)生成 一个指令
在处理一个过程/函数时，它声明的变量应该放 到单独的符号表中去； 这些变量的内存布局独立
SDT的处理方法
相对地址从0开始； 假设变量的放置和声明的顺序相同；
top.put(id.lexeme, T.type, offset)创建符号 表条目
18
变量offset记录当前可用的相对地址； 每“分配”一个变量，offset的值增加相应的位置
1)三地址代码（1）
特点
形式简单、语义明确、便于翻译 独立于目标语言 一般情况可以写成x=y op z 名字：用源程序中名字作为三地址代码的地址 常量：源程序中出现的、或者生成的常量 编译器生成的临时变量
4
每条指令右侧最多有一个运算符
运算分量：
三地址代码（2）
指令
20
int a;
语法分析 语义信息 语法分析 语义信息
ε M offset=0 M int MB B.t=int, B.w=4 MBε MBK t=int w=4 MBKε MBKC C.t=int C.w=4 MT T.t=int T.w=4
MTid; MTid;ε MTid;N id的属性入表 offset=4 MTid;Nε MTid;ND MD P
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布尔表达式的回填翻译（1）
布尔表达式用于语句的控制流时，它总是在为 true时或为false分别跳转到某个位置 引入两个综合属性
辅助函数
truelist: 包含跳转指令的列表，为true时执行这些指 令 falselist：包含跳转指令的列表，为false时执行这些 指令
D →T id ; D | ε T → B C | record ‘{’ D ‘}’ B → int | float C → ε | [num] C D生成一系列声明； T生成不同的类型； B生成基本类型int/float； C表示分量，生成[num]序列； 注意record中包含了各个字段的声明。字段声明和变量 声明的文法一致。
30
继承属性
B.true，B为真时控制到达的位置； B.false，B为假时控制到达的位置。
if a<b goto B.true goto B.false
如果B1为真，则立即可知B为真，即B1.true与B.true相同； 如果B1为假，则必须计算B2的值，令B1.false为B2的开始 B2的true、false分别与E的true、false相同
4)声明序列的SDT（2）
我们可以把offset看作是D的继承属性
P{D.offset=0} D D T id; {D1.offset= D.offset+ T.width;} D1
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例 int a；声明过程的语法翻译
语法制导定义的SDT P→MD M→ε{offset=0;} D→T id;N D N→ε{ top.put(id.lexname,T.t,offset); offset=offset+T.w} D→ε T→BKC{T.t=C.t;T.w=C.w} K→ε{t=B.t;w=B.w;} B→int {B.t=integer;B.w=4;} C→ε{C.t=t;C.w=w;}
//设置参数
带下标的复制指令：
x=y[i]
//调用子过程p，n为参数个数
地址/指针赋值指令：
注意：i表示离开数组位置第i各字节，而不是数组的 第i各元素
x[i]=y
x=&y
x=*y
*x=y
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例子
语句
do i = i + 1; while (a[i]<v)；
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
2)四元式表示
在实现时，可以使用四元式/三元式等来表示 三地址指令 四元式：可以实现为纪录/结构
B.code
S1.code goto S.next B.false: S2 .code ... (b) if-else B.true:
指向B.true 指向B.false
继承属性 B.true, B.false S.next
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6.4.1布尔表达式的翻译
布尔表达式可以用于改变控制流/计算逻辑值。 文法
14
1)局部变量的存储布局
变量的类型可以确定变量需要的内存
称为类型的宽度 可变大小的数据结构先只需要考虑指针
一个函数的局部变量总是分配在连续的区间； 因此我们可以给每个变量分配一个相对于这 个区间开始处的相对地址 变量的类型信息保存在符号表中；
15
2)计算T的类型和宽度的SDT
综合属性：type,width t和w用于类型和宽度信息从B传递到C→ε
(op, arg1, arg2, result)
单目运算符不使用arg2 param运算不使用arg2和result 条件转移/非条件转移将目标标号放入result
8
op: 运算符的内部编码 arg1,arg2,result是地址 x=y+z + y z x
四元式的例子
赋值语句：a=b* -c + b* -c
第6章 中间代码生成
1
第6章 中间代码生成
中间代码表示
三地址码
四元式
类型和声明 赋值语句的翻译 控制语句的翻译
布尔表达式的翻译
控制语句的翻译
2
6.1 中间代码表示
作用
过渡：经过语义分析被译成中间代码序列
中间语言的语句 便于编译系统的实现、移植、代码优化
形式
优点
3
基本类型 类名 类型构造算子作用于类型
array[数字，类型表达式] record[字段/类型对的列表]（可以用符号表表示）
函数类型构造算子：参数类型结果类型 笛卡尔积：s X t 可以包含取值为类型表达式的变量
13
6.2.2 声明
文法
语义：