编译原理,清华大学,第2版_第8章 语法制导翻译和中间代码生成

例 在下面的语法制导定义中，属性.val用于表达式值的计
算。在与之等价的翻译方案中，设计一个与分析栈并列的语义 栈val，用于存放文法符号对应的值，top指针在任何时刻与分 析栈栈顶指针所指对象相同。
产生式 L→ E 语法制导定义 print(E.val) 翻译方案 print(val[top]);
id1
.,ຫໍສະໝຸດ Baidu
Real id1,id2,id3的带注释的语法树属性计算
例1：设有文法如下，为此文法写出语义规则，输出 配对的括号个数，如(a,(a,a))输出是2。 G：S′→S L →L,S S →（L） L →S S →a
例2：令S.Val为下列文法由S生成的二进制数的值， 例如对输入101.101则S.Val=5.625 G：S →L.L|L L →LB|B B →0|1
按照语法制导翻译的方法，对每个产生式给出相应 的语义规则。（P203 5）
8.2
语法制导翻译
1、语法制导翻译基本思想：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。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。
注：1)语法制导翻译的依据是语义子程序。
2)每个产生式均配置一个语义子程序，当语法分 析进行归约和推导时，就调用相应语义子程序，完成 一部分翻译任务，翻译的结果是生成相应中间代码。 3)语法分析完成，翻译工作也告结束。
L→L1,id L→id
entry 单词id的属性
L1.in:=L.in
addtype(id.entry,L.in)
addtype(id.entry,L.in)
addtype 在符号表中为变量填加标识符的类型信息
D→TL T→int T→real L→L1,id
L→id
D T.type=real real
{L.in:=T.type} {T.type:=integer} {T.type:=real} {L1.in:=L.in} {addtype(id.entry,L.in)} {addtype(id.entry,L.in)}
L.in= real L.in= real
.,
id2
id3
L.type= real
2.表达式和赋值语句的三元式:
m:=a * ( b- c ) / d + e
(1) ( -, b, c ) (2) ( *, a, (1) ) (3) ( /, (2), d ) (4) ( +, (3), e ) (5) (:=, (4), m)
例:A+B*(C-D)+E/(C-D)^N
三元式:(1)(-,C,D) (2)(*,B,(1)) (3)(+,A,(2)) (4)(-,C,D)
二、四元式 1.四元式: 格式: ( <运算符>, <分量1>, <分量2>, <结果> )
( *, a, b, T ) 例:a * b 2.表达式和赋值四元式: ( *, a, b, T1 ) 例: m:=a * b + c / d ( /, c, d, T2 ) ( +, T1, T2, T3 ) (:=, T3, -, m)
左部 ::= <表达式> 例: x := 5 X 5 :=
例 :A+B*(C-D)+E/(C-D)^N 逆波兰:ABCD-*+ECD-N^/+
后缀式并不局限于二元运算的表达式，可以推广到任 何语句，只要遵守操作数在前，操作符紧跟其后的原则即 可。典型的例子如if-then-else语句： if e then x else y
val[top] := val[top]*val[top+2]; val[top] := val[top+1]; val[top] := lexval;
8.3
中间代码的形式
中间代码：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。
意义：逻辑结构清楚；利于不同目标机上实现同一种语 言；利于进行与机器无关的优化。 常用的中间代码： 逆波兰式、四元式、三元式、树形表示。
E → E1 + E2
E → E1 * E2 E → (E1) E → num
E.val := E1.val + E2.val;
val[top] := val[top]+val[top+2];
E.val := E1.val * E2.val; E.val := E1.val; E.val := num.lexval;
将if-then-else看作一个完整的操作符，则e、x和 y 分别是三个操作数，这显然是一个三元运算。根据后缀式 的特点，它的后缀式可以写为：
exy if-then-else(记为: exy￥) 但是，这样的表示有个弱点。按照算法的计算次序，e、 x和y均需计算，而实际上，根据条件e的取值，计算x则不 计算y，计算y则不计算x。
(5)(^,(4),N)
(6)(/,E,(5)) (7)(+,(3),(6))
四、树形表示 对于表达式：
a + b, a - b, - a, a * b - ( c + d ) / ( e – f )
树表示为： a+b
+ a b a
a-b
b
-a
a a
a*b-(c+d)/(e–f) * /
b c
+ de
例1：定义表达式的文法如下： EE+E E(E) E n 给出定义表达式值的属性文法。
为文法符号E引进属性符号val,用E.val表示E的值，属性 计算规则以赋值语句的形式给出，附在每个产生式后，并用大 括号括起来。为了明确E的不同出现位置，用上角标区别。终 结符n的值是词法分析程序提供的，这里用n.lex表示。下面给 出属性文法：
逆波兰表达式的处理 1、逆波兰表达式的处理算法 从左到右扫描逆波兰表达式: •凡是遇到运算分量,则运算分量入栈; •凡是遇到运算符,则把运算分量栈栈顶的两个或一个分量 取出, 生成相应的目标指令,运算结果存入栈中. 如上一直处理下去，直到整个逆波兰表达式处理完毕为止. 2、逆波兰表达式的处理具体过程 例如, 对于表达式abc*+d*对其具体处理过程如下:
L E EE1+T E T TT1*F T F F(E) Fdigit
{print(Eval)} {Eval:=E1val+Tval} {Eval:=Tval} {Tval:=T1val*Fval} {Tval:=Fval} {Fval:=Eval} {Fval:=digitlexval}
一、逆波兰表示 典型特征是操作数在前，操作符紧跟其后。 特点:由于操作符紧跟操作数之后，因此只要知道操作 符有几个操作数，每一步的运算就可以确定。
1、 表达式的表示：
例：a+b 例：-a+b*c 例： (a+b)*c ab+ a@bc*+ ab+c* <左部><表达式的逆波兰式> ::=
2、 赋值语句的逆波兰表示：
2、语义子程序：描述一个产生式所对应的翻译动作。
注：1)语义子程序中的翻译工作在很大程序上决定 要产生什么形式的中间代码。一般说来，这些工作 包括改变某些变量的值、查填各种符号表、发现并 报告源程序错误、产生中间代码等。
2)若使用LR语法分析，则下推栈包含三个部分：状 态栈、符号栈和语义栈，且语义栈与状态栈和符号 栈同步变化（如P174）。 3)当产生式进行归约时，需对产生式右部符号的语 义值进行综合，其结果作为左部符号的语义值保存 到语义栈中。
L
E.val=21
E.val=15
+
T.val=6
T.val=15
T.val=3 F.val=3 digit.lexval=3 F.val=5
*
F.val=6
digit.lexval=6 digit.lexval=5
3*5+6的带注释的分析树和属性计算
例2：说明语句语法制导定义(属性文法)
D→TL T→int T→real L.in:=T.type T.type:=integer T.type:=real
3、属性的计算
•综合属性计算 –自底向上按照语义规则来计算各结点的综合属性值 •继承属性计算 –根据依赖关系决定计算顺序
例1 台式计算器程序的语法制导定义
产生式 语义规则
L E {print(Eval)} EE1+T {Eval:=E1val+Tval} E T {Eval:=Tval} TT1*F {Tval:=T1val*Fval} T F {Tval:=Fval} F(E) {Fval:=Eval} Fdigit {Fval:=digitlexval} 1、与L→E相连的语义规则是一个过程，打印E的值，理 解为L的属性是虚的或空的。 2、E,T,F的属性val都为综合属性。 3、lexval 是单词 digit 的属性（由词法程序提供）。
三、三元式 1.三元式:
格式:
例:b * c
( <运算符>, <分量1>, <分量2> ) ( *, b, c )
三元式的编号具有双重含义，既代表此三元式， 又代表三元式存放的结果。三元式一般被按顺序存放 在数组结构的三元式组中，三元式组中的每个元素是 一个记录，其中的三个域分别存放三元式中的各项。 它的最大弱点是三元式一旦在三元式表中确定了 位置，则不能再被改变，给优化工作带来困难。
8.1 属性文法 1、属性文法（说明语言语义的工具）定义
属性文法是一个三元组:A=(G,V,F),其中： G:是一个上下文无关文法。 V:有穷的属性集,每个属性与文法的一个终结符或非 终结符相连。如它的类型、值、代码序列、符号 表内容等等。
F:关于属性的属性断言或一组属性的计算规则 (称为 语义规则) . 断言或语义规则与一个产生式相联, 只引用该产生式左端或右端的终结符或非终结符 相联的属性.
第八章 语法制导翻译和中间代码生成
• 教学要求：本章介绍编译程序的第三个阶段语 义分析及中间代码生成的设计原理和实现方法，
要求理解语法制导翻译、语义动作的基本概念；
掌握语义规则和中间代码的表示形式。 • 教学重点：语义规则，中间代码的表示形式， 自下而上分析制导翻译概述。
语义处理功能： • 1、静态语义审查：验证语法结构合理 的程序是否真正有意义。 • 2、解释执行动态语义、生成代码：执 行真正的翻译（生成中间代码或目标代 码）。
EE1+E2 {E.val := E1.val +E2.val} E(E1) {E.val := E1.val } E n {E.val := n.lex} 属性文法的主要思想有两点： 首先对于每个文法符号引进相关的属性符号； 其次对于每个产生式写出属性值计算的规则。
2、属性分类
综合属性：一个结点的属性值是从其子结点的属性值计 算出来的。 继承属性：一个结点的属性值是由该结点兄弟结点和父 结点的属性值计算出来的。
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