东北大学秦皇岛分校编译原理课件第六章

东北大学秦皇岛分校编译原理课件第六章目录contents引言语法分析器概述自顶向下语法分析自底向上语法分析语法分析器的实现语法错误处理与恢复总结与展望01引言本章主要介绍编译原理中的语法分析部分，包括语法分析器的功能、分类、设计原理和实现方法等内容。语法分析是编译过程的核心环节之一，其主要任务是根据语言的语法规则，对输入的源程序进行结构上的分析和检查，构造出抽象语法树或产生式规则所描述的中间代码。通过本章的学习，学生应该能够掌握语法分析的基本原理和方法，了解不同类型语法分析器的特点和适用场景，并能够设计和实现简单的语法分析器。章节概述学习目标掌握LL(1)分析法和递归下降分析法的基本原理和实现方法，能够设计和实现简单的LL(1)分析器和递归下降分析器。掌握上下文无关文法和上下文有关文法的概念和区别，了解正规文法和正则表达式的相关内容。掌握语法分析器的功能和分类，了解不同类型语法分析器的特点和适用场景。了解LR分析法和自底向上分析法的基本原理和实现方法，能够理解和分析相关算法和代码。掌握语法错误的处理方法和报告方式，了解编译优化和代码生成的相关内容。02语法分析器概述语法分析器的定义语法分析器是一种计算机程序，用于将输入的符号序列（通常是源代码）转换为抽象语法树（AST）或其他中间表示形式。语法分析器是编译器或解释器的重要组成部分，负责检查源代码的语法正确性并构建其内部表示。识别语法错误语法分析器通过检查源代码中符号的排列和组合，识别出不符合语法规则的代码段，并报告错误。构建抽象语法树对于符合语法规则的代码段，语法分析器将其转换为抽象语法树，这是一种反映源代码结构和语义的内部表示形式。为后续阶段提供信息语法分析器生成的抽象语法树和其他中间表示形式为后续的语义分析、优化和代码生成等阶段提供了必要的信息。语法分析器的功能010203自顶向下分析器从根节点开始，根据语法规则逐步推导出输入符号序列的分析器。也称为预测分析器或递归下降分析器。自底向上分析器从输入符号序列开始，逐步归约到根节点的分析器。也称为移进-归约分析器或LR分析器。确定性分析器和非确定性分析器根据分析算法的性质，语法分析器可分为确定性分析器和非确定性分析器。确定性分析器对于每个输入符号序列都能给出唯一的正确分析结果，而非确定性分析器可能给出多个可能的分析结果。语法分析器的分类03自顶向下语法分析递归下降分析的基本思想从文法的开始符号出发，根据产生式规则进行推导，直到推导出输入符号串或发现推导错误为止。递归下降分析的步骤首先构造一组递归过程，每个过程对应文法的一个非终结符。然后，从代表开始符号的过程开始，根据当前输入符号和预测分析表选择正确的产生式进行推导。如果推导成功，则继续处理下一个输入符号；否则，报告错误。递归下降分析的特点易于理解和实现，但存在回溯问题，效率较低。递归下降分析要点三预测分析的基本思想根据已经读入的输入符号和语法规则，预测下一个可能的输入符号，并根据预测结果指导语法分析的进行。要点一要点二预测分析的步骤首先构造预测分析表，然后根据当前读入的输入符号和栈顶的非终结符查找预测分析表，得到相应的动作指导。按照动作指导进行推导或读入新的输入符号，直到栈为空且所有输入符号都已处理完毕。预测分析的特点避免了回溯问题，提高了效率。但需要构造预测分析表，且对于某些文法可能不存在有效的预测分析算法。要点三预测分析LL(1)文法的定义一个文法G是LL(1)文法，当且仅当对于G的任意两个产生式A→α和A→β，满足SELECT(A→α)∩SELECT(A→β)=∅，其中SELECT(A→α)表示在当前输入符号为a且A为栈顶符号时，能够推导出α的所有a的集合。LL(1)文法的判别方法首先求出文法的所有SELECT集合，然后检查是否存在任意两个产生式的SELECT集合有交集。如果存在交集，则该文法不是LL(1)文法；否则，是LL(1)文法。LL(1)文法的特点LL(1)文法是自顶向下语法分析的重要基础之一。一个文法如果是LL(1)文法，则存在有效的预测分析算法对其进行语法分析。同时，LL(1)文法也具有易于理解和实现的特点。LL(1)文法及判别方法04自底向上语法分析算符优先关系定义算符间的优先关系，用于确定表达式中算符的求值顺序。栈的应用使用栈来保存临时结果和尚未处理的符号，按照优先关系逐步进行归约。算法实现通过扫描输入符号并比较栈顶符号与当前符号的优先关系，执行相应的入栈或归约操作。算符优先分析一种可用于自底向上语法分析的文法，具有确定的句柄识别和预测能力。LR(1)文法根据LR(1)文法构造分析表，包括动作表和状态转换表。分析表构造使用栈保存状态和符号，根据输入符号和分析表执行动作，逐步完成语法分析。分析过程LR(1)分析SLR(1)分析和LALR(1)分析SLR(1)分析和LALR(1)分析在减少分析表大小方面有所优化，但可能不适用于所有文法。在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的分析方法。比较与应用简化LR(1)分析的方法，通过合并具有相同前缀的LR(1)项集来减少分析表的大小。SLR(1)分析在SLR(1)分析的基础上进一步合并状态，生成更小的分析表，同时保持较高的分析能力。LALR(1)分析05语法分析器的实现ANTLRANTLR（ANotherToolforLanguageRecognition）是一个强大的语法分析器生成器，支持多种语言和平台。Bison/FlexBison是一个Yacc的替代品，Flex是一个Lex的替代品，它们提供了更多的功能和更好的性能。Lex/YaccLex是一个词法分析器生成器，Yacc是一个语法分析器生成器，它们通常一起使用来构建编译器前端。工具介绍实现步骤定义语法规则使用BNF或EBNF等形式化工具定义语言的语法规则。构建词法分析器使用Lex、Flex等工具生成词法分析器，将输入文本分割成一个个的单词或符号。构建语法分析器使用Yacc、Bison、ANTLR等工具生成语法分析器，根据定义的语法规则对输入文本进行语法分析，生成语法树或抽象语法树。实现语义分析在语法分析的基础上，实现语义分析，检查语法树是否符合语言的语义规则。首先定义算术表达式的语法规则，如加法、减法、乘法、除法等。然后使用Lex生成词法分析器，将输入文本分割成一个个的单词或符号，如数字、运算符等。最后实现语义分析，检查语法树是否符合算术表达式的语义规则，如运算符的优先级、括号的使用等。接着使用Yacc生成语法分析器，根据定义的语法规则对输入文本进行语法分析，生成语法树。以一个简单的算术表达式为例，演示如何使用Lex和Yacc构建语法分析器。实例演示06语法错误处理与恢复语法错误类型词法错误语法错误语义错误如缺少分号、括号不匹配等。如类型不匹配、变量未声明等。如拼写错误、非法字符等。恐慌模式恢复遇到错误时立即停止编译，报告错误信息。语句级别恢复在错误发生处跳过整个语句，以便继续编译后续代码。短语级别恢复尝试在错误发生处跳过一些符号，以恢复语法结构的正确性。错误恢复策略缺少分号错误编译器可以在错误位置插入分号，并给出警告信息。变量未声明错误编译器可以指出未声明的变量名称，并给出错误信息。括号不匹配错误编译器可以指出不匹配的括号位置，并给出错误信息。错误处理实例07总结与展望章节总结介绍了编译原理的基本概念、原理和方法，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各个阶段。详细阐述了编译原理中的核心技术和算法，如正则表达式、有限自动机、上下文无关文法、语法制导翻译等，以及它们在编译过程中的应用。通过实例分析和编程实践，加深了对编译原理的理解和掌握，提高了分析问题和解决问题的能力。后续章节将介绍更高级的编译优化技术，如循环展开、内联函数、常量折叠等，以提高生成代码