编译原理语义分析和中间代码生成

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1、第4章语义分析和中间代码生成4.1概述4.2属性文法4.3几种常见的中间语言4.4表达式及赋值语句的翻译4.5控制语句的翻译4.6数组元素的翻译4.7过程或函数调用语句的翻译4.8说明语句的翻译4.9递归下降语法制导翻译方法简介4.1概述4.1.1语义分析的概念一个源程序经过词法分析、语法分析之后，表明该源程序在书写上是正确的，并且符合程序语言所规定的语法。但是语法分析并未对程序内部的逻辑含义加以分析，因此编译程序接下来的工作是语义分析，即审查每个语法成分的静态语义。如果静态语义正确，则生成与该语言成分等效的中间代码，或者直接生成目标代码。直接生成机器语言或汇编语言形式的目标代

2、码的优点是编译时间短且无需中间代码到目标代码的翻译，而中间代码的优点是使编译结构在逻辑上更为简单明确，特别是使目标代码的优化比较容易实现。如同在进行词法分析、语法分析的同时也进行着词法检查、语法检查一样，在语义分析时也必然要进行语义检查。动态语义检查需要生成相应的目标代码，它是在运行时进行的；静态语义检查是在编译时完成的，它涉及以下几个方面：(1)类型检查，如参与运算的操作数其类型应相容。(2)控制流检查，用以保证控制语句有合法的转向点。如C语言中不允许goto语句转入case语句流；break语句需寻找包含它的最小switch、while或for语句方可找到转向点，否则出错。

3、(3)一致性检查，如在相同作用域中标识符只能说明一次、case语句的标号不能相同等。语义分析阶段只产生中间代码而不生成目标代码的方法使编译程序的开发变得较为容易，但语义分析不像词法分析和语法分析那样可以分别用正规文法和上下文无关文法描述。由于语义是上下文有关的，因此语义的形式化描述是非常困难的，目前较为常见的是用属性文法作为描述程序语言语义的工具，并采用语法制导翻译的方法完成对语法成分的翻译工作。4.1.2语法制导翻译方法语法制导翻译的方法就是为每个产生式配上一个翻译子程序(称语义动作或语义子程序)，并在语法分析的同时执行这些子程序。语义动作是为产生式赋予具体意义的手段，它一方

4、面指出了一个产生式所产生的符号串的意义，另一方面又按照这种意义规定了生成某种中间代码应做哪些基本动作。在语法分析过程中，当一个产生式获得匹配(对于自上而下分析)或用于归约(对于自下而上分析)时，此产生式相应的语义子程序就进入工作，完成既定的翻译任务。语法制导翻译分为自下而上语法制导翻译和自上而下语法制导翻译，我们重点介绍自下而上语法制导翻译。假定有一个自下而上的LR分析器，我们可以把这个LR分析器的能力加以扩大，使它能在用某个产生式进行归约的同时调用相应的语义子程序进行有关的翻译工作；每个产生式的语义子程序执行之后，某些结果(语义信息)必须作为此产生式的左部符号的语义值暂时保存

5、下来，以便以后语义子程序引用这些信息。此外，原LR分析器的分析栈也加以扩充，以便能够存放与文法符号相对应的语义值。这样，分析栈可以存放三类信息：分析状态、文法符号及文法符号对应的语义值。扩充后的分析栈如图4–1所示。作为一个例子，我们考虑下面的文法及语义动作所执行的程序：产生式语义动作(0)S'→Eprintval[TOP](1)E→E(1)+E(2)val[TOP]=val[TOP]+val[TOP+2](2)E→E(1)*E(2)val[TOP]=val[TOP]*val[TOP+2](3)E→(E(1))val[TOP]=val[TOP+1](4)E→ival[TOP]=

6、lexval(注：lexval为i的整型内部值)这个文法的LR分析表见表3.20。我们扩充分析栈工作的总控程序功能，使其在完成语法分析的同时也能完成语义分析工作(这时的语法分析栈已成为语义分析栈)；即在用某一个规则进行归约之后，调用相应的语义子程序完成与所用产生式相应的语义动作，并将每次工作后的语义值保存在扩充后的“语义值”栈中。图4–2表示算术表达式7＋9*5#的语法树及各结点值，而表4.1则给出了根据表3.20用LR语法制导翻译方法得到的该表达式的语义分析和计值过程。图4–1扩充后的LR分析栈图4–2语法制导翻译计算表达式7＋9*5#的语法树表4.1表达式7＋9*5#的语义

7、分析和计值过程步骤状态栈符号栈语义栈输入串主要动作10#_7＋9*5#s3203#7__＋9*5#r4301#E_7＋9*5#s44014#E+_7_9*5#s350143#E+9_7__*5#r460147#E+E_7_9*5#s5701475#E+E*_7_9_5#s38014753#E+E*5_7_9__#r49014758#E+E*E_7_9_5#r2100147#E+E_7_45#r11101#E_52#acc4.2属性文法4.2.1文法的属性属性是指与文法符号的类型和值等有关的一