语义分析和中间代码产生

语义分析和中间代码产生第一页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月20232语义分析的任务：根据语法成分的结构，分析其含义，并用一种内部形式（中间代码）或直接用目标语言表示出来。具体：静态语义检查和翻译包括：类型检查（操作符是否相容，例如%） 控制流检查（break是否有switch和for,while） 一致性检查（inta;floata;） 相关名字检查、等等第二页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月20233§5.1属性文法

一、属性一、属性：一般用来描述客观存在的事物或人的特性。例如，学生的姓名、年龄、性别等；商品的颜色、重量、单价等。编译技术中用属性来描述计算机处理对象的特征。例如：X.Type,X.Place,X.val等分别描述X的类型，存储位置、值等不同的特征。 属性分两类： 综合属性：一般用于“自下而上”传递信息。 继承属性：一般用于“自上而下”传递信息。第三页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月20234二、属性文法

对于某个压缩了的上下文无关文法，当为每个文法符号引进一组属性，且让该文法中的重写规则附加以语义规则时，称该上下文无关文法为属性文法。

形式定义：一个属性文法形式上定义为一个三元组AG,AG=(G,V,E)。其中G表示一个上下文无关文法；V表示属性的有穷集；E表示属性的断言或谓词的有穷集。第四页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月20235三、综合属性

从语法分析树的角度来看，如果一个结点的某一属性，其值由子结点的属性之值来计算，则称该属性为综合属性。

综合属性用于“自下而上”传递信息。第五页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月20236例1：算术表达式求值的属性文法。规则式 语义规则1.L→E print(E.val)2.E→E1+T E.val:=E1.val+T.val3.E→T E.val:=T.val4.T→T1*F T.val:=T1.val*F.val5.T→F T.val:=F.val6.F→(E) F.val:=E.val7.F→digit F.val:=digit.lexval

与规则式关联的每一个语义规则的左部符号E,T,F等的属性值的计算由右部非终结符决定，这种属性称为综合属性。第六页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月20237LE.val=19F.val=5+T.val=4T.val=15F.val=4digit.lexval=4E.val=15T.val=3digit.lexval=5F.val=3digit.lexval=3*n求：3*5+4第七页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月20238四、继承属性 语法树分析中，若一个结点的某个属性之值由该结点的兄弟结点和/或父结点的属性之值来计算，则此结点的属性称为继承属性。 继承属性用于“自上而下”传递信息。第八页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月20239例2、说明语句中简单变量类型信息的属性文法。 规则式 语义规则

1.D→TL L.in:=T.type 2.T→int T.type:=integer 3.T→real T.type:=real 4.L→L1,id L1.in:=L.in addtype(id.entry,L.in) 5.L→id addtype(id.entry,L.in)过程addtype把每一个标识符id的类型信息(由L.in继承)登录在符号表的相关项id.entry中。DTLintL,ididT有一个综合属性type，其值为integer或real。L.in由T.type确定后逐步传递到下边有关结点使用。这种属性称为继承属性。第九页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202310五、属性的初始值①终结符号只有综合属性，它们由词法分析器提供。②非终结符号既有综合属性也可有继承属性，文法开始符号的所有继承属性作为属性计算前的初始值。第十页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202311§5.2

语法制导翻译法语法制导翻译法的基本思想：对文法的每一条产生式，设计语义子程序。在语法分析的过程中，当使用一条产生式推导或归约时，调用该语义子程序进行属性计算，完成预定的翻译工作。

语法制导翻译法：在语法分析的过程中，依随分析过程，根据每个产生式添加的语义动作进行翻译的方法。第十一页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202312语义子程序语义子程序也称为翻译子程序，语义动作。它描述了有关产生式所对应的翻译工作。语义动作一方面指出了产生式所对应的符号串的意义；另一方面又按照这种意义规定了对应的属性计算加工动作。 语义动作： 查填各种表格 计算某变量的值 生成某种中间代码 打印错误信息等等第十二页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202313LR分析制导的具体实现方法1、为文法产生式设计语义子程序。2、为文法构造一张无冲突的LR分析表。3、修改总控程序，归约时调用语义子程序。4、扩充LR分析栈，用来存放各文法符号对应的语义信息。例如：(1).E→E1+E2 {E.val=E1.val+E2.val}(2).E→E1*E2 {E.val=E1.val*E2.val}(3).E→(E1) {E.val=E1.val}(4).E→digit {E.val=lex.digit}第十三页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202314#第十四页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202315扩充的LR分析栈：׃׃׃S0׃׃׃#׃׃׃-状态栈文法符号栈语义值栈E.val=7E.val=1+E.val=61E.val=2*E.val=323(1).E→E1+E2

{E.val=E1.val+E2.val}(2).E→E1*E2

{E.val=E1.val*E2.val}(3).E→(E1) {E.val=E1.val}(4).E→digit {E.val=lex.digit}第十五页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202316步骤状态栈语义栈符号栈输入符号动作10-#1+2*3#S3203-#1+2*3#r4301-1#E+2*3#S44014-1-#E+2*3#S350143-1-#E+2*3#R460147-1-2#E+E*3#S5701475-1-2#E+E*3#S38014753-1-2-#E+E*3#R49014758-1-2-3#E+E*E#R2100147-1-6#E+E#R11101-7#E#acc第十六页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202317§5.3中间语言常用的中间语言有:一、逆波兰式二、三元式与间接三元式三、树形表示法四、四元式第十七页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202318一、逆波兰式1、逆波兰式（后缀式）：每一运算符都置于其运算对象之后。（无括号表达式）

中缀表示 后缀表示

A*B AB* A+B*C ABC*+ (A+B)*(C+D) AB+CD+*

(a==0&&b>3)||(e&&x!=y) a0==b3>&&exy!=&&|| 第十八页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月2023192、LR分析制导生成逆波兰式文法：0 E′→E {空}1 E→E(1)+E(2) {print+}2 E→E(1)*E(2) {print*}3 E→(E(1)) {空}4 E→i {printi}步骤状态栈符号栈输入符号输出区10#a+b*c#203#a+b*c#301#E+b*c#a4014#E+b*c#a50143#E+b*c#a60147#E+E*c#ab701475#E+E*c#ab8014753#E+E*c#ab9014758#E+E*E#abc100147#E+E#abc*1101#E#abc*+第十九页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202320二、三元式与间接三元式一般形式：（op，AG1，AG2）例如：a:=-b*(c+d)三元式为：①（－，b，

）②（+，c，d）③（*，①，②）④（:=，③，a）第二十页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202321间接三元式例如：语句 X:=(A+B)*C Y:=D^(A+B)间接代码⑴⑵⑶⑴⑷⑸opAG1AG2⑴+AB⑵*⑴C⑶:=X⑵⑷^D⑴⑸:=Y⑷第二十一页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202322三、树形表示法抽象语法树：在语法树中去掉那些对翻译不必要的信息，从而获得更有效的源程序中间表示。这种变换后的语法树称为抽象语法树。+* 43 5 3*5+4的抽象语法树

第二十二页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202323树形表示

A*B+C*D+C*A*BD末端结点表示一个运算对象,每一个内结点表示一个一元或二元运算符。树形表示是三元式的翻版(3)+(1)*(2)*CABD第二十三页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202324四、四元式

一般形式：(op，AG1，AG2，result)

直观形式：result:=AG1opAG2例如：求x:=a+b*c的四元式。(*，b，c，T1) 直观式： T1:=b*c(+，a，T1，T2) T2:=a+T1(:=，T2，，x) x:=T2第二十四页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202325

采用自下而上的语法制导翻译法语义动作的设计（1）搞清楚源结构和目标结构（2）自下而上的语法制导翻译特点：栈顶形成句柄，归约时执行相应语义动作（3）给出从源结构到目标结构的变换方法§5.8自底向上语法制导翻译第二十五页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202326例.设文法及其相应的语义动作如下:S→a{print“2”}S→bTc{print“1”}T→R{print“3”}R→R/S{print“4”}R→S{print“5”}采用自下而上语法制导翻译,给出输入串bR/bTc/bSc/ac的翻译结果第二十六页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202327分析:首先对输入串

bR/bTc/bSc/ac画出语法树:ScTbRS/R/RS/RcTbaScTbRS再考虑归约时执行相应语义动作第二十七页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202328ScTbRS/R/RS/RcTbaScTbRSS→bTc{print“1”}S→a{print“2”}T→R{print“3”}R→R/S{print“4”}R→S{print“5”}14翻译结果为:53142431第二十八页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202329一、简单算术表达式和赋值语句的翻译定义几个过程和函数：lookup()：检查是否出现在符号表中，如果在，则返回其指针；否则，返回NULL表示没有找到。emit（result:=AG1opAG2）：产生一个四元式，并填入四元式表中。newtemp()：该函数返回一个新的临时变量。第二十九页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202330文法：P2161.S→i=E{p＝Lookup();if(p==NULL)error();elseemit(p’＝’E.place}2.E→E(1)＋E(2){E.place＝newtemp();emit(E.place’＝’E(1).place’＋’E(2).place)}3.E→E(1)*E(2){E.place＝newtemp();emit(E.place’＝’E(1).place’*’E(2).place)}4.E→（E(1)）{E.place＝E(1).place；}5.E→i{p＝Lookup();if(p!=NULL)E.place＝p;elseerror();}第三十页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202331 算术表达式a+b*c翻译到三地址语句的过程：030$$a01$E014$E+0143$E+b－a－a－－a－－状态栈符号栈语义栈输入串a+b*c$+b*c$+b*c$b*c$*c$－－－第三十一页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202332*c$c$$$$$t1=b*ct2=a+t1

状态栈符号栈语义栈输入串014750147$E+E$E+E*014753$E+E*c014758$E+E*E0147$E+E01$E－a－b－－－a－b－c－a－t1－a－b－－a－b－t2acc第三十二页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202333二、布尔表达式的翻译 1、E→E∨E 2、E→E∧E 3、E→E 4、E→(E) 5、E→idropid 6、E→id第三十三页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月2023341、类似算术表达式的翻译方法

（求每个因子，再求表达式的值）例如： 布尔表达式： a∨b∧c

三地址序列： T1:=c T2:=b∧T1 T3:=a∨T2第三十四页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月2023351.E→E(1)∨E(2){E.place＝newtemp()；

emit(E.place’＝’E(1).place’∨’E(2).place)}2.E→E(1)∧E(2){E.place＝newtemp()；

emit(E.place’＝’E(1).place’∧’E(2).place)}3.E→E(1){E.place＝newtemp()；

emit(E.place’＝’’’

E(1).place}4.E→(E(1)){E.place＝E(1).place；}5.E→i(1)ropi(2){E.place＝newtemp()；

emit(‘if’i(1).placerop.opi(2).place‘goto’next+3);emit(E.place’＝’‘0’);emit(gotonext+2);emit(E.place’＝’‘1’);}6.E→i

{E.place＝i.place；}第三十五页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202336EE∨Ea<bE∧Ec<de<f第三十六页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月2023372、根据布尔表达式的特殊性采取某种优化措施A∨B ifAthentrunelseBA∧B ifAthenBelsefalseA ifAthenfalseelsetrue①对非终结符E赋予两个出口真出口：布尔表达式为真时，需转移的四元式地址。假出口：布尔表达式为假时，需转移的四元式地址。第三十七页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202338②设置两个语义变量：E.ture:用来记录表达式E对应的四元式需回填真出口的四元式的地址所构成的链。E.false:用来记录表达式E对应的四元式需回填假出口的四元式的地址所构成的链。③定义三个函数：第三十八页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202339链接函数merge(P1,P2)：把以P1和P2为链首的两条链合并为一，返回合并后的链首（当P2=0时，返回P1;当P2≠0时，返回P2）。

intmerge(intP1,intP2){ intP; if(!P2)returnP1; else{ P=P2; while(P.result<>0) P=P.result; P.result=P1; returnP2;}第三十九页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202340回填函数backpatch(p,t)：把p所链接的每个四元式的第四分量都回填为t。

voidBP(intp,intt){ intq=p; while(q){ intq1=q.result; q.result=t; q=q1; } return; }建链函数makelist(i)：创建一个仅含i的新链表。第四十页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月202341④定义三种四元式：(jnz,a,-,p) ifagotop(当a为真时转向第p四元式）(jrop,x,y,p) ifxropygotop(j,-,-,p) gotop(无条件转向第p四元式)⑤四元式表的指针nextquad（nextq）：每执行一次emit后，nextq自动加1。⑥E.code：为及时回填转移地址,使用语义变量E.code记录表达式E的第一个四元式语句序号。第四十一页，共四十九页，编辑于2023年，星期三第五章语法制导翻译和中间代码产生14六月2023421.E→i {E.tr=next; E.fa=next+1; E.code=next;emit(ifi.placegoto-);emit(goto_);}2.E→i(1)ropi(2){E.tr=next; E.code=next; E.fa=next+1;emit(ifi(1).placerop.opi(2).placegoto_); emit(goto_);

}3.E→(E(1)){E.code=E(1).code; E.tr=E(1).tr; E.fa=E(1).fa; }4.E→E(1)

{E.tr=E(1).fa; E.fa=E(1).tr; }5.E→E(1)∨E(2){bp(E(1).fa,E(2).code)； E.code=E(1).code;E.tr=merg(E(1).tr,E(2).tr); E.fa=E(2).fa;}6.E→E(1)∧E(2){bp(E(1).tr,E(2).code)； E.code=E(1).code;E.tr=E(2).tr; E.fa=merg(E(1).