第 8 章 语法制导翻译和中间代码生成

1. 语法分析 后的源程序 语义处理 中间代码 第8章 语法制导翻译和中间代码生成 §8.1概述 一、语义处理的任务：

2. 编译中的语义处理是指两个功能： 第一 静态语义分析或静态审查。

3. 静态语义分析通常包括： ① 类型检查。　　② 控制流检查。控制流语句必须使控制转移到合法 的地方。 　　③ 一致性检查。 　　④ 相关名字检查。有时，同一名字必须出现两次或 多次。例如，Ada 语言程序中，循环或程序块可 以有一个名字，出现在这些结构的开头和结尾， 编译程序必须检查这两个地方用 的名字是相同的。　　⑤ 名字的作用域分析

4. 第二 动态语义处理：如果静态语义正确，语义处理则要执行真正的翻译，即，或者将源程序翻译成程序的一种中间表示形式（中间代码），或者将源程序翻译成目标代码。

5. 二、属性文法： 1、属性： 所谓属性，其涉及的概念比较广泛，常用以描述事物或人的特征、性质，品质等等。比如，谈到一个 物体，可以用“颜色”描述它，谈起某人，可以使用“有幽默感“来形容他。对编译程序使用的语法树的结点，可以用"类型"、"值"或"存储位置"来描述它。

6. 2、属性文法(也称属性翻译文法) 它是在上下文无关文法的基础上，为每个文法符号(终结符或非终结符)配备若干相关的"值"（称为属性）。这些属性代表与文法符号相关信息，例如它的类型、值、代码序列、符号表内容等等。 属性与变量一样，可以进行计算和传递。 属性加工的过程即是语义处理的过程。 对于文法的每个产生式都配备了一组属性的计算规则，称为语义规则。

7. 假如语法分析方法是自下而上的。在用某一产生式进行归约的同时就执行相应的语义动作，在分析出一个句子时，这个句子的"值"也就同时产生了假如语法分析方法是自下而上的。在用某一产生式进行归约的同时就执行相应的语义动作，在分析出一个句子时，这个句子的"值"也就同时产生了

8. 3、属性文法的定义： 一个属性文法是一个三元组： A＝（G，V，F）， 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终结符 或非终 结符相连。 F: 关于属性的属性断言或谓词集.每个断言与一个 产生式相 联。一个断言就是一个语义规则， 描 述各属性的关系。 用法： 针对语义：为每个符号设置一个属性，终结符号用单词属性。 为每个产生式设置语义规则——描述各属性的关系。

9. 例如：定义表达式的文法如下：EE+E E(E)En 给出定义表达式值的属性文法。 我们为文法符号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： EE1+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。

10. 属性分为两种:继承属性和综合属性.综合属性：在语法树中，一个结点的综合属性由该结点 的子结点的属性值确定。它的计算规则由底 向上.继承属性:在语法树中，一个结点的继承属性由该结点的 父结点/兄弟结点的属性确定。即它 的计算规 则由顶向下。

11. 例如定义表达式值的属性文法， E.val是一个综合属性的例子： EE1+E2 {E.val := E1.val +E2.val} E(E1) {E.val := E1.val } En {E.val := n.lex} 考虑句子2＋（3＋1）的求值顺序，将2＋（3＋1）的语法树结点改为有附加属性的结点（这样的树称为带注释的语法树）： E.val=6 E.val=2 + E.val=4 n.lex=2 ( E.val=4 ) E.val=3 + E.val=1 n.lex=3 n.lex=1

12. 又例：一个简单台式计算器的定义 综合属性val 产 生 式 语 义 规 则 Print(E.val) L E E.val:=E1.val+T.val E E1+T E T E.val:=T.val T T1 * F T.val:=T1.val  F.val T F T.val:=F.val F (E) F.val:=E.val F digit F.val:=digit.lexval

13. 3*5+4的带注释的分析树 只使用综合属性. L E.val=19 E.val=15 T.val=4 + T.val=15 F.val=4 F.val=5 T.val=3 * digit.lexval=4 F.val=3 digit.lexval=5 digit.lexval=3 3*5+4的带注释的分析树

14. 产生式 语 义 规 则 D TL L.in:=T.type T int T.type=integer T real T.type:=real L  L1,id addtype(id.entry,L.in) L id addtype(id.entry,L.in ) 继承属性 一个结点的继承属性值是由此结点的父结点和/或兄弟结点的某些属性来决定的。例，添加标识符类型的语义描述： 继承属性type L1.in:=L.in

15. 与L产生式相联的语义规则中有一个过程调用addtype，过程addtype的功能是把每个标识符的类型信息登录在符号表的相关项中。与L产生式相联的语义规则中有一个过程调用addtype，过程addtype的功能是把每个标识符的类型信息登录在符号表的相关项中。

16. 句子 int id1,id2的语法树，使用 表示属性的传递情况。

17. 三、中间代码 • 是源程序的一种内部表示 • 复杂性介于源语言和目标机语言之间 中间代码的形式： 逆波兰式、四元式、三元式、间接三元式、 树

18. 逆波兰表示 程序设计语言中的表示 逆波兰表示 a+ba+b*c(a+b)*ca:=b*c+b*d ab+abc*+ ab+c*abc*bd*+:= 1 逆波兰记号 逆波兰记号是最简单的一种中间代码表示形式。 这种表示法将运算对象写在前面，把运算符号写在后面，比如把a+b写成ab+，把a*b写成ab*，用这种表示法表示的表达式也称做后缀式。

19. 后缀表示法表示表达式，其最大的优点是易于计算机处理表达式。常用的算法是使用一个栈，自左至右扫描算术表达式（后缀表示），每扫描到运算对象，就把它推进栈；扫描到运算符，若该运算符是二目的，则对栈顶部的两个运算对象实施该运算，并将运算结果代替这两个运算对象而进栈；若是一目运算符，则对栈顶元素执行该运算，并以运算结果代替该元素进栈，最后的结果留在栈顶。后缀表示法表示表达式，其最大的优点是易于计算机处理表达式。常用的算法是使用一个栈，自左至右扫描算术表达式（后缀表示），每扫描到运算对象，就把它推进栈；扫描到运算符，若该运算符是二目的，则对栈顶部的两个运算对象实施该运算，并将运算结果代替这两个运算对象而进栈；若是一目运算符，则对栈顶元素执行该运算，并以运算结果代替该元素进栈，最后的结果留在栈顶。

20. 例如 B@CD*+（它的中缀表示为－B+C*D，使用@表示一目减）的计值过程为：1. B进栈；2. 对栈顶元素施行一目减运算，并将结果代替栈顶，即－B置于栈顶；3. C进栈； 4. D进栈；5. 栈顶两元素相乘，两元素退栈，相乘结果置栈顶；6. 栈顶两元素相加，两元素退栈，相加结果进栈，现在栈顶存放的是整个表达式的值。

21. 逆波兰表示很容易扩充到表达式以外的范围。 只要遵守运算对象后直接紧跟它们的运算符的规 则即可。 比如把转语句GOTO L写为“L jump "， 运算对象L为语句标号，运算符jump表示转到 某个标号。再比如条件语句if E then S1 else S2 可表示为：ES1S2￥，把if then else看成三目运 算符，用￥来表示。

22. 生成后缀式的属性文法 注释： || 表示代码序列的连接

23. 例:给出下列表达式的逆波兰式: (1) a*(-b+c) (2) a+b*(c+d/e) 解 (1) ab@c+* (2) abcde/+*+ 练习:P188 1

24. 2 三元式和树形表示 　另一类中间代码形式是三元式。把表达式及各种语句表示成一组三元式。每个三元式由三个部分组成，分别是：算符op，第一运算对象ARG1和第二运算对象ARG2。运算对象可能是源程序中的变量，也可能是某个三元式的结果，用三元式的编号表示。 例如a∶ =b*c+b*d的表示为：（1）（*， b，c）（2）（*， b，d）（3）（+ （1）， （2））（4）（∶＝ （3）， a）

27. 树形表示是三元式表示的翻版。 例:a∶ =b*c+b*d可表示成下面的树表示：

28. 例 表达式 (A - 12) * B + 6 的语法结构树

29. 将赋值语句变换为语法结构树 • 基本函数——结点构造 • Mknode(op,left,right) 建标记为op的算符结点,结点有两个域，分别为left和right. • Mkleaf(id,entry) 建标记为id的叶结点，有一个entry域，它是指向符号表的入口。 • Mkleaf(num,val)建标记为id的叶结点,有一个val域，是表示该数的值。

30. ＋ － id 指向c的入口 id num 4 指向a 的入口 构造 a-4+c的语法树： (1) p1:=mkleaf(id,entry a); (2) p2:=mkleaf(num, 4); (3) p3:=mknode(‘-’，p1,p2) (4) p4:=mkleaf(id, entry c) (5) p5:=mknode(‘+’,p3,p4)

31. 语法制导定义(属性文法) E.p 是语法结构树指针

32. 四元式和三元式的主要不同在于，四元式对中间结果的引用必须通过给定的名字，而三元式是通过产生中间结果的三元式编号。也就是说，四元式之间的联系是通过临时变量实现的。四元式和三元式的主要不同在于，四元式对中间结果的引用必须通过给定的名字，而三元式是通过产生中间结果的三元式编号。也就是说，四元式之间的联系是通过临时变量实现的。 有时，为了更直观，也把四元式的形式写成简单赋值形式或更易理解的形式。比如把上述四元式序列写成： （1）t1∶=b*c　（2）t2∶=b*d　（3）t3∶=t1+t2　（4）a∶=t3 　把（jump，－，－，L）写成goto L把（jrop，B，C，L）写成if B rop C goto L

33. 请将表达式-(a+b)*(c+d)-(a+b)分别表示成三元式、间接三元式和四元式序列。请将表达式-(a+b)*(c+d)-(a+b)分别表示成三元式、间接三元式和四元式序列。 三元式 (1) (+ a, b) (2) (+ c, d) (3) (* (1), (2)) (4) (- (3), /)(5) (+ a, b)(6) (- (4), (5)) 间接三元式间接三元式序列 　　间接码表(1) (+ a, b)(1)(2) (+ c, d)(2) (3) (* (1), (2))(3) (4) (- (3), /) (4)(5) (- (4), (1))(1) (5) 四元式(1) (+, a, b, t1)(2) (+, c, d, t2)(3) (*, t1, t2, t3) (4) (-, t3, /, t4) (5) (+, a, b, t5)(6) (-, t4, t5, t6)

36. 实际上，在一个表达式中可能出现各种不同 类型的变量，而不象前面假定为同一类型。 因此，上例应改为P163 图8.10 的形式。

37. 采用语法制导翻译思想，表达式E的"值"的描述如下： 　　产生式 　　　　　　语义动作 (0) S′→E{print E.VAL}(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→n {E.VAL∶=n.LEXVAL} 假如终结符n可以是整数或实数，算符+和*的运算对象类型一致，语义处理增加"类型匹配检查"，请给出相应的语义描述。

38. (0) S′→E { if error≠1 then print E.VAL} • E→E1+E2 { if E1.TYPE=int AND E2.TYPE=int thenbeginE.VAL:=E1.VAL + E2.VAL;E.YTPE:=int;end else if E1.TYPE=real AND E2.TYPE=real • then begin E.VAL:=E1.VAL + E2.VAL;E.YTPE:=real; end else error=1 }

39. (2) E→E1*E2 { if E1.TYPE=int AND E2.TYPE=int then beginE.VAL:=E1.VAL * E2.VAL;; E.YTPE:=int; end else if E1.TYPE=real AND E2.TYPE=real thenbeginE.VAL:=E1.VAL * E2.VAL;; E.YTPE:=real;end else error=1}

40. (3) E→(E1) { E.VAL:=E1.VAL; E.TYPE:=E1.TYPE } (4) E→n { E.VAL:=n.LEXVAL;E.TYPE:=n.LEXTYPE }

41. 8.3 布尔表达式的翻译 程序设计语言中的布尔表达式有两个作用。 一是计算逻辑值 更多的情况是二:用做改变控制流语句中的 条件表达式，如在if-then，if-then-else， 或是while-do语句中那样。

42. 布尔表达式是由布尔算符and，or和not施于布尔变量或关系表达式而成。布尔表达式是由布尔算符and，or和not施于布尔变量或关系表达式而成。 即布尔表达式的形式为E1 rop E2，其中E1和E2都是算术表达式，rop是关系符，如<＝,＜，＝，>＝，≠等等。

43. 布尔表达式的翻译方法 通常，计算布尔表达式的值有两种办法: 第一种办法，如同计算算术表达式一样，步步 计算出各部分的真假值，最后计算出整个表 达式的值。 用数值1表示true，用0表示false。 那么布尔表达式1 or（not 0 and 0）or 0的计算过程是： 1 or（not 0 and 0）or 0　　＝1 or（1 and 0）or 0　　＝1 or 0 or 0　　＝1 or 0　　＝1

44. 另一种计算方法是采取某种优化措施，只计算部分表达式.另一种计算方法是采取某种优化措施，只计算部分表达式. 例如要计算A or B，若计算出A的值为1，那么B的值就无需再计算了，因为不管B的值为何结果，A or B的值都为1。

45. 控制语句中布尔表达式的翻译 现在讨论出现在 if then；if then else和while do等语句中的布尔表达式E的翻译。 这三种语句的语法为： S→if E then S1|if E then S1 else S2| while E do S1

46. E的代码 . 。 begin 真 E 的代码 . 。 E的代码 . 。 假 S1的代码 S1 的代码 S1的代码 Jump out Jump begin S2的代码 out 控制语句的代码结构 (a) if E then S1 (b)|if E then S1 else S2 (c)while E do S1

47. 翻译的基本思路：对于E为a rop b,形成代码为： If a rop b goto E.true goto E.false 对于E为 E1 or E2 的形式： 1、E1为真，则E为真，即E的真出口为E1的真 出口。 2、E1为假，计算E2，即E1的假出口应 为E2的第一个四元式标号，E2的真、假出 口与E的真、假出口一样。

49. 我们使用E．true和E．false分别表示整个表达式a＜b or c＜d and e<f的真、假出口，而E．true和E．false的值并不能在产生四元式的同时就知道。为了看清这一点，我们把该表达式放在条件语句中考虑，如语句 If ( a＜b or c＜d and e<f )then S1 else S2 的四元式序列见下页：

50. If ( a＜b or c＜d and e<f )then S1 else S2 的四元式序列为　　（1）　ifa＜bgoto　（7） 　 /*（7）是整个布尔表达式的真出口*/　　（2）　goto　（3）　　（3）　ifc＜dgoto　（5）　　（4）　goto(p+1) /*（p+1）是整个布尔表达式的假出口*/　　（5）　ife<fgoto　（7）　　（6）　goto　（p+1）　　（7） （关于S1的四元式）　　 … （p）　goto　（q） （p+1）　（关于S2的四元式）　　… （q）