编译原理第七章

• 四元式中操作分量或运算结果的地址表示可以分 为三大类：标号类、数值类和地址类。
标号类的语义信息是相应的标号值，包括过 程 ⁄ 函数体的入口标号； 数值类的语义信息就是该数据值；
地址类的语义信息由三个部分组成：层数、 偏移和访问方式(分为直接访问方式和间接访 问方式)。变参变量（指针变量）以及代表复 杂变量地址的临时变量属于间接访问方式。
Sem[top] ，并把运算结果的类型和FORM压入Sem栈。 码，如ω为 + ，则ω* 为ADDI或ADDF。
PROCEDURE GenCode(op)
Begin L:=Sem[top-1]; R:=Sem[top]; IF L.typ ≠R.typ THEN BEGIN new_dir (tempArg) IF L.typ=integer THEN BEGIN generate(FLOAT, L.FORM,-, tempArg) L:=(real, tempArg) END
First集 Ｅ Ｅs T Ts C, id , ( ε, +, C, id , ( ε, *, / C, id , (
Follow集 #, ) #, ) #, ),+,#, ),+,#, ),+,-,*,/
（4）Es → - T Es （5）T → P Ts
P
（6）Ts→
（7）Ts → * P Ts （8）Ts → / P （9）P → C （10）P → id Ts
SemElem=record typ:ElemType ; FORM:FORM_Record end; SemStack=array[1..Max] of SemElem; var Sem:SemStack ; top:integer ;
• 对语义栈Sem的操作有
1. push(x):将x的类型和FORM(x)压入 Sem栈；X为标识符或常量。
在产生中间代中，用于类型检查和类型转换； 在目标代码生成阶段，当对名字进行地址分 配时，符号表是地址分配的依据。
• 如果符号表一直保存到目标代码生成阶段,则在四 元式中标识符的地址可用其在符号表中的地址表 示。 • 如果符号表不保存到目标代码生成阶段，则需要 把目标代码生成阶段对名字进行地址分配所需要 的相关信息放到中间代码中，这些信息包括标识 符抽象地址（层数、偏移）以及直接 ⁄ 间接访问 等信息,具体地说这些信息应放在四元式中的操作 分量或运算结果的地址表示中。
⑸ 下标表达式的类型是否为所允许的类型？
⑹ 函数说明中的函数类型与返回值的类型是否一致？
repeat 类型检查的语法单位 while（表达式）do 语句
类型相容性检查项目 类型检查的语法单位 for 变量:=初值 to 终值 do 语句
⑴ 各种条件表达式的类型是否是 pascal语言：if语句,while语 布尔类型？ 句,repeat语句； do while（表达式） 语句； C语言：if语句 ,while语句，do语句； while语句，for while （表达式）； 语句。 for ( [表达式 1]; [表达式 2 ]; [表达式3] )语句； ⑵ 运算符的运算分量是否相容？ 表达式 ⑶ 赋值语句的左、右部类型是否 相容？ ⑷ 实参与形参的类型是否相容？ ⑸ 下标表达式的类型是否为所允 许的类型？ ⑹ 函数说明中的函数类型与返回 值的类型是否一致？ 赋值语句 过程调用语句、函数调用语句 下标变量 赋值语句/return语句
DataAddr=RECORD DataLevel:0..7; DataOffset :0..OffsetRange; DataMode: (dir,indir) END;
FORM_Record=RECORD case form:ArgForm of LabelForm:(Label:0…999); ValueForm:(Value:DataValue); AddrForm: (Addr:DataAddr); END: 操作分量或运算结果的地址表示的三大类:标号类、 数值类和地址类。
•表达式的四元式中间代码的实例
例如：表达式 E ≡ a * ( 3.5 + i * b )，假设 a、b 为实型变 量，i 为整型变量，则 E 生成的四元式中间代码如下： ( FLOAT,(i.level,i.off,dir) ,-, (-1,t1,dir)) ( MULTF,(-1,t1,dir), (b.level,b.off,dir) , (-1,t2,dir) ) ( ADDF , 3.5 , (-1,t2,dir) , (-1,t3,dir) ) ( MULTF ,(a.level,a.off,dir) , (-1,t3,dir) , (-1,t4,dir) ) ( FLOAT ,•尽管在实际的四元式中间代码中各运算分量或运算结 i , ─ , t1 ） ( MULTF 果都应该是地址表示，但为了简便起见，本章在生成的 , t1 , b , t2 ) 四元式中间代码中，我们只写变量名或临时变量名，而 ( ADDF , 3.5 , t2 , t3 ) 不是用地址形式。 ( MULTF , a , t3 , t4 )
2. pop(n):从Sem的栈顶删除n个元素。
7.4.3 常用的语义子程序
• 申请临时单元
new_dir(t): 申请一个临时变量t，且t是直接寻址；
new_indir(t):申请一个临时变量t，且t是间接寻址。
• 存放中间代码子程序Generate
该子程序功能是将一条四元式中间代码存放到 中间代码区中，其格式如下：
参数只给出操作码ω即可。
此处讨论的表达式涉及的操作码有加法（ADDI, ADDF）、减法（SUBI, SUBF）、乘法（MULTI, MULTF）、除法（DIVI, DIVF）和类型转换
（FLOABiblioteka Baidu），并且运算分量类型只考虑整型和
实型的情况。
GenCode(ω )的主要工作
(1) 若Sem[top–1].typ ≠ Sem[top].typ ， 且Sem [top–1].typ = integer，则ω运算结果类型确定为real型， 并且为左分量产生类型转换代码； (FLOAT, [top–1].FORM,-, tempArg) (2) 若Sem[top–1].typ ≠ Sem[top].typ ， 且Sem[top].typ = integer，则ω结果运算类型确定为real型，并 且为右分量产生类型转换代码； (FLOAT, [top].FORM,-, tempArg) (3) 若Sem[top–1].typ = Sem[top].typ ，则ω运算结果类型确定为 Sem[top-1].typ ，不产生类型转换代码；
First集 Ｅ Ｅs C, id , ( ε, +, -
Follow集 # ,) # ,) +,- ,# ,) +,- ,# ,) *,/ ,+,- ,# ,)
T
Ts P
C, id , (
ε, *, / C, id , (
•每一个产生式的predict集
产生式 (1 ) E → T Es （2）Es → （3）Es → + T Es Predict集 C, id , ( #, ) ＋ － C, id , (
Generate (ω , left , right , result )
•产生一条中间代码子程序GenCode(ω) 该子程序主要用于表达式中间代码生成，其功 能是产生一条四元式中间代码。 当执行语义动作子程序GenCode时，四元式操 作码的左、右运算分量的类型和FORM已经在语
义栈Sem的次栈顶和栈顶，因此，该子程序的
语句； until（表达式）
二、类型转换
• 由于一些语言允许运算分量的类型不同，所以在 检查运算符分量类型是否相容的同时，可能还需 要对某一运算分量做类型转换。
7.4 中间代码生成中的几个问题 7.4.1 语义信息的获取和保存
• 符号表在编译的不同阶段都要用到
在语义分析中，符号表所登记的内容将用于 语义检查;
• 本教材中我们采用了在中间代码生成时进行类型
检查的方法，而不是在目标代码生成时进行类型
检查，所以在中间代码的地址表示中不必包含类 型信息。 • 尽管在实际的四元式中间代码中各运算分量或运 算结果都应该是地址表示，但为了简便起见，本 章在生成的四元式中间代码中，我们只写变量名 或临时变量名，而不是用地址形式。
Es
T Ts P 9 10 11 5 5 5
2
3
4
2
（4）Es → - T Es （5）T → P Ts （6）Ts→ （7）Ts → * P Ts
#, ),+,＊ ／ Ｃ Id
(11）P → ( E )
(
•简单表达式的LL(1)分析表
C E 1 id ( 1 1 ) + * / #
产生式 (1 ) E → T Es （2）Es → （3）Es → + T Es Predict集 C, id , ( #, ) ＋ － C, id , ( #, ),+,＊ ／
•简单算术表达式的LL(1)文法定义
（ 0） E → E#
（1） （2） （3） （4） （5 ） （6） （7） （8） （9 ） （10） （11）
E → TEs Es → Es → +TEs Es → -TEs T → PTs Ts→ Ts → *PTs Ts → /PTs P → C P → id P → (E)
7.4.2 语义栈Sem及其操作
• 中间代码生成尤其是变量和表达式的处理过程中要 用到语义栈Sem ，该栈主要用于存放运算分量和运 算结果的类型和地址表示 。假设语义栈 Sem 用数 组实现，具体定义如下：
type ArgForm=(LabelForm,ValueForm,AddrForm); ValueKind=(IntKind,RealKind,StringKind); DataValue=RECORD CASE Kind:ValueKind OF IntKind: (IntValue:integer); RealKind: ( RealValue:real); StringKind: (StringValue:string); END;
PROCEDURE GenCode(op)
ELSE
BEGIN
generate(FLOAT, R.FORM,-, tempArg) R:=(real, tempArg)
END
END new-dir (tempArg1); generate(op*, L.FORM, R.FORM, tempArg1); POP(2); PUSH((L.typ, tempArg1)) End;
GenCode(ω )的主要工作(续) (4) 产生（类型转换后）的中间代码:
（ω* , Sem[top–1].FORM /tempArg, Sem[top].FORM/tempArg , t ）；
(5) 从语义栈Sem中删除左、右运算分量Sem[top–1] 和 其中ω*表示ω的相应整型或实型的中间代码操作
• 关于临时变量的地址表示：
1. 临时变量没有层数概念，因此对临时变量的 层数可以取任意一个负数，如取-1；
2. 在中间代码生成阶段尽管产生大量的临时变 量，但经过优化后，只有少部分临时变量能保 留下来，这样在中间代码生成阶段还不能确定 临时变量的Offset值，因此临时变量的地址表 示中的Offset暂时取为临时变量的编号。
7.3 类型检查和类型转换
一、类型检查
• 类型检查是静态语义分析的重要工作之一，但为方便起 见，我们把类型检查的工作也放在中间代码生成时进行。 • 类型检查主要有以下几种： ⑴ 各种条件表达式的类型是否是布尔类型？
⑵ 运算符的运算分量是否相容？
⑶ 赋值语句的左、右部类型是否相容？ ⑷ 实参与形参的类型是否相容？
7.5 表达式的中间代码生成
• 表达式的中间代码就是正确计算表达式值的四元 式序列。 • 表达式中的变量可以是简单、复杂变量（数组变 量，结构体成员变量等），还可以是函数调用， 而表达式中的运算符也可以包括算术运算符，布 尔运算符等。
• 本小节将给出简单算术表达式的中间代码生成的 LL(1)语法制导方法。