1、5.1 概述,任务：词法分析和语法分析的基础上，进一步分析其含义，为生成相应的目标代码做好准备或直接生成目标代码 功能：（1）审查每个语法结构的静态语义，即验证语法结构合法的程序是否真正有意义（静态语义分析或静态审查）（2）如果静态语义正确，就执行真正的翻译，即要么生成中间代码(便于优化)，要么生成实际的目标代码,语义分析及其功能,5.1 概述,类型检查：每个操作是否遵循语言的类型系统 控制流检查：控制流语句必须使控制转移到合法的地方 一致性检查：在很多场合要求对象只能被定义一次，如枚举类型 相关名字检查：同一名字必须出现两次或多次 名字的作用域分析,静态语义检查,5.1 概述,复杂性介于源程
2、序语言和机器语言的一种表示形式 引入原因： 快速编译程序直接生成目标代码，没有将中间代码翻译成目标代码的额外开销。 使编译程序结构在逻辑上更为简单明确， 将与机器相关的某些实现细节置于代码生成阶段仔细处 在中间代码一级进行优化工作使得代码优化比较容易实现。,中间代码,5.1.1 翻译文法(TG),逆波兰表示法：一种把运算符写在运算量后面的表达式表示方法。,a+b ab+,a+b*c abc*+,(a+b)*c ab+c*,a+b*c#的处理过程：,Read(a),Print(a),a,Read(+),Read(b),Print(b),ab,Read(*),Read(c),Print(c),ab
3、c,Print(*),abc*,Print(+),abc*+,aa+bb*cc*+,Read(#),原文法：,1. EE+T,2. ET,3. TT*F,4. TF,5. F(E),6. Fa,7. Fb,8. Fc,增加动作描述后文法：,1. EE+T+,2. ET,3. TT*F*,4. TF,5. F(E),6. Faa,7. Fbb,8. Fcc,ETT*FF*F(E)*F(E+T)*F(a+b)*c,ETT*F*T*cc*F*cc*(E)*cc*(E+T+)*cc* (E+F+)*cc*(E+bb+)*cc* (aa+bb+)*cc*,产生式右部的动作描述,5.1.1 翻译文法(TG
4、),5.1.1 翻译文法(TG),翻译文法是一个上下文无关文法，在该文法中终极符号集由输入符号(即原来终极符)和动作符号组成。,GT=(VN, VT, P, E) VN=E, T, F VT=a, b, c, +, *, (, ), a, b, c, +, * P=产生式,5.1.2 属性翻译文法,扩充翻译文法的概念，使非终极符号、终极符号、动作符号都包含属性值。 这些属性代表与文法符号相关的信息，例如，文法符号的类型、值、符号表内容等。 与这些属性相关的信息，称为值属性。 值属性可以在语法分析过程中计算和传递，属性加工的过程即语义的处理过程,(c3+c9)*(c2+c41),2. EE+T,
5、3. ET,4. TT*F,5. TF,6. F(E),7. Fc,1. SEAnswer,(c3+c9)*(c2+c41),Answer516,F3,T3,E3,F9,T9,E12,F12,T12,F2,T2,E2,F41,T41,E43,F43,T516,E516,综合属性,2. EE+T,3. ET,4. TT*F,5. TF,6. F(E),7. Fc,1. SEAnswer,2. EpEq +Tr p=q+r,3. EpTq p=q,4. TpTq*Fr p=q*r,5. TpFq p=q,6. Fp(Eq) p=q,7. Fpcq p=q,1. SEqAnswerr r=q,5.1
6、.2 属性翻译文法,一、综合属性,如果一个结点的某一属性之值由子节点的属性值来计算，则称该属性为综合属性,1.说明Type V 变量表,2.变量表, V 变量表,3.变量表,1.说明Type V Set-Type 变量表,2.变量表, V Set-Type 变量表,3.变量表,Set-Type有两个参数： Set-Type(指针, 类型) 相应的动作符号：Set-Type 指针, 类型,int i, j, k,5.1.2 属性翻译文法,二、继承属性,若某一结点的某一属性之值由该结点的兄弟结点和（或）父节点的属性值来计算，则称该属性为继承属性,1.说明Type V Set-Type 变量表,2.
7、变量表, V Set-Type 变量表,3.变量表,int i, j, k,Set-Typej, int,Set-Typei, int,变量表int,变量表int,Set-Typek, int,变量表int,继承属性,5.1.2 属性翻译文法,二、继承属性,1.说明Type V Set-Type 变量表,2.变量表, V Set-Type 变量表,3.变量表,1.说明Typet Vp Set-Typeu, v 变量表q,2.变量表t , Vp Set-Typeu, v 变量表q,3.变量表,5.1.2 属性翻译文法,二、继承属性,注：终结符只有综合属性，非终结符既有综合属性也有继承属性,5.1
8、.2 属性翻译文法,(1) 每个VT, VN和动作符号都有一个与其相关的属性的有穷集，且每个属性都有一个值域。,(2) 每个VN和动作符号的属性可分为两类：继承属性或综合属性。,三、属性翻译文法,(3) 继承属性求值规则： 开始符号的每个继承属性具有指定的初始值； 产生式右部的继承属性，用该产生式左部或同一右部的左边符号属性求得。,(4) 综合属性求值规则： 输入符号的综合属性具有指定的初始值； 产生式左部的综合属性，用该产生式左部或右部的某些符号属性求得； 动作符号的综合属性，由该动作符号的其它属性值求得。,5.1.2 属性翻译文法,语法制导翻译是在语法分析过程中，随着分析的进展，根据每个产
9、生式对应的语义子程序进行翻译的一种办法。,四、语法制导翻译,(1) 对每个文法符号X的各方面属性进行描述，如用X.Type, X.Cat, X.Val表示类型、种属、值。,(2) 对同一产生式中同一符号的多次出现，用上角标区别，如：EE(1)+E(2)。,五、对语义动作描述的约定,(3) 每个产生式对应的语义动作写在该产生式的花括号内。,EE(1)+E(2) E.Val=E(1).Val+E(2).Val E0 E.Val=0 E1 E.Val=1,5.2.1 后缀式,后缀式表示法：Lukasiewicz发明的一种表示表达式的方法，又称逆波兰表示法。 一个表达式E的后缀形式可以如下定义： 1.
10、 如果E是一个变量或常量，则E的后缀式是E自身。 2. 如果E是E1 op E2形式的表达式，其中op是任何二元操作符，则E的后缀式为E1 E2 op，其中E1 和E2 分别为E1 和E2的后缀式。 3. 如果E是(E1)形式的表达式，则E1 的后缀式就是E的后缀式。,逆波兰表示法不用括号。只要知道每个算符的目数，对于后缀式，不论从哪一端进行扫描，都能对它进行唯一分解。 后缀式的计算 用一个栈实现。 一般的计算过程是：自左至右扫描后缀式，每碰到运算量就把它推进栈。每碰到k目运算符就把它作用于栈顶的k个项，并用运算结果代替这k个项。,5.2.1 后缀式,5.2.1 逆波兰表示法,把表达式翻译成后
11、缀式的语义规则描述,产生式 EE(1)op E(2) E (E(1) Eid,语义动作 E.code:= E(1).code | E(2).code |op E.code:= E(1).code E.code:=id,E.code表示E后缀形式 op表示任意二元操作符 “|”表示后缀形式的连接。,国防科技大学计算机系602教研室,数组POST存放后缀式：k为下标，初值为1 上述语义动作可实现为：产生式 程序段EE(1)op E(2) POSTk:=op;k:=k+1E (E(1) Ei POSTk:=i;k:=k+1 例：输入串a+b+c的分析和翻译POST： 1 2 3 4 5,EE(1)o
12、p E(2) E.code:= E(1).code | E(2).code |op E (E(1) E.code:= E(1).code Eid E.code:=id,a,b,+,c,+,5.2.1 逆波兰表示法,用e表示给定中缀式，为相应的逆波兰式=a,中缀式转换为逆波兰表示：,=+,=*+,=ab*cd*+,= = =a,5.2.1 逆波兰表示法,=*,=*,=+*,=ab+*e+*,=ab+cd*e+*,da+be,=d,= = =a,=d,=+e,=a+adab+e,=abc+adab+e,5.2.1 逆波兰表示法,=,=,=+,= = =a,=ab+*e,=ab+cd*e,5.2.1
13、 逆波兰表示法,5.2.1 逆波兰表示法,212+10*,2,12,14,10,140,后缀式的计算：,5.2.1 逆波兰表示法,e?x:y exy,后缀式的推广1：,后缀式的推广2：,Post1:n存放后缀式,p j 转移到Postp,e1 e2 p j 若e1e2，转移到Postp,e p j ez 若e=0，转移到Postp,e p j nz 若e0，转移到Postp,5.2.1 逆波兰表示法,x=e =,goto l l jump L为语句标号，运算符jump表示转到某个标号,if e0 then x e p1 j ez x p1:,if e=0 then x e p1 j ez p2
14、 j p1: x p2:,if e0 then x else y e p1 j ez x p2 j p1: y p2:,p j 转移到Postp,e1 e2 p j 若e1e2，转移到Postp,e pj j ez 若e=0，转移到Postp,e pj j nz 若e0，转移到Postp,例：if ab then x:=a+b else x:=a-b,a b p1 j x a b - := p2 j p1: x a b + := p2: ,a b p1 jez x a b + := p2 j p1: x a b - := p2: ,5.2.1 逆波兰表示法,p j 转移到Postp,e1 e2
15、 p 若e1e2，转移到Postp,e p jez 若e=0，转移到Postp,e p jnz 若e0，转移到Postp,if e0 then x e p1 j ez x p1:,if e=0 then x e p1 j ez p2 p1: x p2:,if e0 then x else y e p1 j ez x p2 j p1: y p2:,例： begink:=100 10: if ki+j thenbegink:=k-1goto 10end elsek:=i*i-j*ji:=0j:=0 end,block,(1),(2),k 100 :=,(5),10 :,(7),k i j + ad
16、d jnz,k i j + 21 jez,(14),k k 1 - :=,(19),7 j,(21),k i i * j j * - :=,(30),i 0 :=,(33),j 0 :=,(36),blockend,e p jnz 若e0，转移到Postp,5.2.1 逆波兰表示法,循环语句处理： for i:=a to b s,i:=a 1: if i = b thenbeginsi := i + 1goto 1end,5.2.1 逆波兰表示法,EE(1) OP E(2),E(E(1),Ei,E.Code=E(1).Code|E(2).Code|OP,E.Code=E(1).Code,E.C
17、ode=i,Postk=OP; k=k+1, ,Postk=i; k=k+1,(a+b)*c,a,(E+b)*c,b,(E+E)*c,+,(E)*c,E*c,c,E*E,*,E,语法制导生成后缀式：,5.2.2 三元式表示法,(OP, Arg1, Arg2),运算符,运算量或指示器,例：A+B*C,(1) (*, B, C),(2) (+, A, (1),5.2.2 三元式表示法,例1：ABxy+1(x0B)D,(1) (+, y, 1),(2) (, x, (1),(3) (, B, (2),(4) (, A, (3),(5) (, x, 0),(6) (, (5), B),(7) (, (6), D),(8) (, (4), (7),5.2.2 三元式表示法,例2：x=a*b+c/d,(1) (*, a, b),(2) (/, c, d),(3) (+, (1), (2),(4) (=, x, (3),5.2.3 四元式表示法,(OP, Arg1, Arg2, Result),运算符,运算量,运算结果,5.2.3 四元式表示法,A=-B*(C+D),注释,(1) 单目运算符，一律使用ARG1。,(2) 临时变量：a.与用户自定义变量名一样看待；,b.用某种整数编码代替。,
