程序設(shè)計(jì)語言常用語法與翻譯.ppt

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信息學(xué)院軟件工程教研室,編譯原理,劉向菊QQ:8064793Tel:13765021988信息學(xué)院軟件工程教研室,信息學(xué)院軟件工程教研室,第四章程序設(shè)計(jì)語言常用的語法與翻譯方法,信息學(xué)院軟件工程教研室,4.1逆波蘭表示法,逆波蘭表示表達(dá)式高級語言表示表達(dá)式ab*a*bab*c+a*b+cabcd/+*a*(b+c/d)ab*cd*+a*b+c*d,信息學(xué)院軟件工程教研室,高級語言表達(dá)式E的逆波蘭表示法可這樣定義：（1）若E是高級語言中的一個(gè)變量或常數(shù)，則E的逆波蘭表示式仍是E。（2）若高級語言中的表達(dá)式為E1opE2，其中，op是一個(gè)二元算符，E1、E2也是表達(dá)式，則逆波蘭式表示為E1E2op，其中，E1是E1的逆波蘭式，E2是E2的逆波蘭式。（3）若高級語言中的表達(dá)式為（E），則逆波蘭表示式為去掉括號的E，E為E的逆波蘭表示式。,信息學(xué)院軟件工程教研室,三地址代碼是由下面一般形式的語句構(gòu)成的序列。x:=yopz其中x、y、z是變量名或編譯時(shí)產(chǎn)生的臨時(shí)變量名；y、z還可以是常數(shù)；op代表某種操作符。這種中間語言的特點(diǎn)有兩個(gè)。（1）非常接近匯編語言形式，包括匯編語言中最基本的操作。（2）每個(gè)語句中賦值號的右邊只有一個(gè)操作符，使得句子意義最小且不可分。例如，源語言表達(dá)式x+y*z可被翻譯成如下的句子序列：T1:=y*zT2:=x+T1,4.2三地址代碼,信息學(xué)院軟件工程教研室,三地址代碼的語句形式可分為兩類：一類是帶有各種運(yùn)算操作的賦值語句第二類是轉(zhuǎn)移語句三地址碼語句可看成是一種中間代碼的抽象形成，在編譯程序中，三地址代碼的具體實(shí)現(xiàn)常以記錄的形式表示，通常有3種表示方法：四元式、三元式、間接三元式,信息學(xué)院軟件工程教研室,4.3程序設(shè)計(jì)語言常用語法,4.3.1表達(dá)式語法（算術(shù)）4.3.2賦值語句4.3.3if語句4.3.4循環(huán)語句4.3.5說明語句4.3.6函數(shù)的定義與調(diào)用4.3.7程序語句序列文法,信息學(xué)院軟件工程教研室,4.3.1表達(dá)式語法（算術(shù)）,根據(jù)算術(shù)表達(dá)式的定義，一般算術(shù)表達(dá)式記為E，其文法被定義為：E→EopE（op為雙目操作符）E→opE（op為單目操作符）E→D|id（D為數(shù)字，id為標(biāo)識符號）這是一個(gè)無法直接使用的二義性文法，必須使用前述兩種消除二義性文法的策略將文法中的二義性表達(dá)加以限制或改寫。,信息學(xué)院軟件工程教研室,對這種表達(dá)式保留文法的二義性也有好處。不過在作語法分析時(shí)要規(guī)定算符間的優(yōu)先關(guān)系和結(jié)合順序，這樣才能確定語句的最終意義。這就是常用于表達(dá)式語法分析的算符優(yōu)先分析法。,信息學(xué)院軟件工程教研室,無二義的表達(dá)式文法一般定義為：無論采用哪一種文法形式，只要最終語句的意義是確定、不含糊的，并且是統(tǒng)一的，那么同一個(gè)語句所對應(yīng)的抽象語法樹就是相同的。,,信息學(xué)院軟件工程教研室,4.3.2賦值語句,賦值語句的文法最簡單，定義為：其中，是一個(gè)名字,它表示各種類型的變量，包括下標(biāo)變量（數(shù)組）。“=”是賦值號，E是表達(dá)式，賦值語句的語義是把賦值號右邊表達(dá)式的值放到賦值號左邊名字所指的地址中去。,,信息學(xué)院軟件工程教研室,對賦值語句文法定義的句子而言，相應(yīng)的抽象語法樹如圖所示。,信息學(xué)院軟件工程教研室,4.3.3if語句,if語句是控制語句的一種，它的文法被定義為：這個(gè)語法有兩個(gè)候選式，這兩個(gè)候選式的前半部分是一樣的，即：。也就是說，在一個(gè)符號串之后可能緊跟一個(gè)或跟其他的符號串。由于可選的影響，這個(gè)文法有二義性的，即所謂“懸掛問題”。,信息學(xué)院軟件工程教研室,考慮以下符號串:其中，符號E1、E2、S1、S2都是由終結(jié)符組成的符號串。這個(gè)串有兩個(gè)分析樹,該語法樹把看作與其最近的同屬一層,該語法樹把看作與整句之首的同屬一層,信息學(xué)院軟件工程教研室,改寫的文法如下：這個(gè)文法用非終結(jié)符M單獨(dú)定義可嵌套的if…else語句。它是無二義的，只是有些累贅，也不太容易理解。實(shí)際上，并不是所有的語句文法一定會(huì)存在懸掛，有些語言的設(shè)計(jì)就避免了這個(gè)問題。如果所有的語句都有結(jié)尾，或其他類似符號結(jié)尾，就不存在這個(gè)問題了。,信息學(xué)院軟件工程教研室,語句又稱分支語句。在C中，它的語義是根據(jù)表達(dá)式的值決定是否執(zhí)行語句S或執(zhí)行兩個(gè)語句S中的某一個(gè)。仔細(xì)分析一下語句的符號串，真正有可執(zhí)行意義的符號只有E和S兩個(gè)非終結(jié)符，其他終結(jié)符只是標(biāo)記符號串的結(jié)構(gòu)形式。因此，在建立抽象語法樹的時(shí)候，我們可以擺脫那些沒有意義的符號。,信息學(xué)院軟件工程教研室,上圖所示是語句抽象語法樹的結(jié)構(gòu)。這是一棵有三棵子樹的抽象語法樹，最左邊的子樹是表達(dá)式，這里一般都是關(guān)系表達(dá)式和邏輯表達(dá)式，但是有些Ｃ語言里也用算術(shù)表達(dá)式。最右邊的子樹是可選句子，所以用虛線連接。,信息學(xué)院軟件工程教研室,4.3.4循環(huán)語句,循環(huán)語句也有各種不同的情況，但實(shí)質(zhì)是一樣的，其一般的語法形式也很簡單，如下：對應(yīng)的抽象語法樹如圖所示。,信息學(xué)院軟件工程教研室,說明語句用以定義各種名字的數(shù)據(jù)類型。與表達(dá)式和控制語句不同的是，說明語句不會(huì)被翻譯成可執(zhí)行代碼，因此也不會(huì)被翻譯成中間代碼。說明語句實(shí)質(zhì)是為名字確定存儲(chǔ)空間或過程、函數(shù)的起始地址。說明語句也可以生成語法樹，通過語法樹來確定各個(gè)名字的類型。由于說明語句沒有嵌套，所以沒有層次。因此它的抽象語法樹蛻化成一個(gè)鏈表。所謂類型，其實(shí)質(zhì)就是存儲(chǔ)控制。,信息學(xué)院軟件工程教研室,4.1.5說明語句,名字本身則與存儲(chǔ)地址或過程函數(shù)入口地址關(guān)聯(lián)，說明語句的語法為：這里，D可理解為說明語句。T是類型標(biāo)識集合，L是變量表，是變量名。說明語句常與符號表配合使用，所謂符號表就是名字登記表，那里保存著與名字相關(guān)的信息。,信息學(xué)院軟件工程教研室,4.3.7程序語句序列文法,程序是由語句序列組成的，語句序列的文法可表示為：這是用分號分隔開的語句序列。由于語句間的并列意義，故仍以鏈表表示為最好，對應(yīng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示。,信息學(xué)院軟件工程教研室,其中，三角形表示潛在的子樹。由前文可知，各種各樣的語句經(jīng)語法分析后都有與之對應(yīng)的語法樹。實(shí)際上，每個(gè)程序在語法分析之前可看成一個(gè)長長的詞串，而在語法分析之后就變成一棵整體的語法樹。下面通過一個(gè)例子來說明。P45-列4.1,信息學(xué)院軟件工程教研室,4.4中間代碼的翻譯,4.4.1表達(dá)式中間代碼4.4.2if語句中間代碼生成4.4.3布爾表達(dá)式代碼生成4.4.4循環(huán)語句中間代碼4.4.5綜合實(shí)例,信息學(xué)院軟件工程教研室,1．逆波蘭式的生成,4.4.1表達(dá)式中間代碼,信息學(xué)院軟件工程教研室,2．四元式的生成表達(dá)式的四元式變換如下所示：,是編譯過程中的臨時(shí)變量，用以存儲(chǔ)中間結(jié)果。,其中，,信息學(xué)院軟件工程教研室,4.4.2if語句中間代碼生成,if語句翻譯成中間代碼時(shí)，變成對布爾表達(dá)式的判斷與轉(zhuǎn)移組合。所生成的四元式中間代碼由兩條基本語句組成：,信息學(xué)院軟件工程教研室,語句有兩種形式：形式1：(E)S,信息學(xué)院軟件工程教研室,形式2：,信息學(xué)院軟件工程教研室,根據(jù)這個(gè)語義的關(guān)系將其相應(yīng)的抽象語法圖翻譯為固定的四元式格式。(E的四元式，值存入T)next：(后續(xù)程序四元式),信息學(xué)院軟件工程教研室,在語句中，表達(dá)式E的作用是提供選擇執(zhí)行語句S1還是S2的判斷。因此不必保留E的值，而是將計(jì)算結(jié)果表示為程序執(zhí)行流程的轉(zhuǎn)移。此時(shí)E的值只需有兩個(gè)即可。所以E被視為布爾表達(dá)式。E的真值被轉(zhuǎn)換為一個(gè)條件轉(zhuǎn)移，稱為“真出口”。E的假值被轉(zhuǎn)換為一個(gè)無條件轉(zhuǎn)移，稱為“假出口”。,信息學(xué)院軟件工程教研室,最簡單的情況E是一個(gè)布爾變量a，那么有：,真出口,假出口,信息學(xué)院軟件工程教研室,另外，布爾量間的運(yùn)算除了一般的布爾代數(shù)運(yùn)算外，還有一種運(yùn)算方法，稱為“短路布爾操作”。它的意義是：對于一個(gè)二元布爾操作，如果根據(jù)第1個(gè)布爾量的值就可以判斷這個(gè)布爾結(jié)果，那么就不必計(jì)算第2個(gè)布爾量了。就是說，在某種情況下第2個(gè)布爾量被短路了。,信息學(xué)院軟件工程教研室,例如，對于二元操作aandb，如果a是假，不管b是什么，aandb的結(jié)果都是假。所以b就不用計(jì)算了。再如，二元操作aorb，如果a是真，不管b是什么，aorb的結(jié)果都是真。所以b就可以被短路掉，這種短路的操作對代碼來說是很重要的。有些時(shí)候，沒被短路的操作會(huì)引起錯(cuò)誤。例如：,信息學(xué)院軟件工程教研室,這是C語言中常見的語句，但如果出現(xiàn)p==NULL時(shí)還要對求值將引起內(nèi)存錯(cuò)誤。,信息學(xué)院軟件工程教研室,短路的布爾操作類似于if語句，它們經(jīng)常用if表達(dá)式定義，例如：,將E1的真出口轉(zhuǎn)移至E2的第1個(gè)四元式的假出口與全句假出口并聯(lián)（相同），E2的真出口就是全句的真出口，E2的假出口也是全句的假出口。,將E1的真出口與全句的真出口并聯(lián)，E1的假出口轉(zhuǎn)移至E2的第1個(gè)四元式，E2的真出口是全句的真出口，E2的假出口是全句的假出口。,信息學(xué)院軟件工程教研室,4.4.4循環(huán)語句中間代碼,循環(huán)語句的一般語法為：,信息學(xué)院軟件工程教研室,信息學(xué)院軟件工程教研室,循環(huán)語句生成的四元式序列的結(jié)構(gòu)如下：,next:(后續(xù)程序四元式),信息學(xué)院軟件工程教研室,4.4.5綜合實(shí)例,【例】有語句如下：While(A>BorC>D)if(x==0)x=y*z;elsex=y+z;求四元式序列（翻譯）。,信息學(xué)院軟件工程教研室,解：（1）求出該句的語法樹,信息學(xué)院軟件工程教研室,（2）生成一個(gè)按標(biāo)記轉(zhuǎn)移的四元式序列：,wnext:（112）(后續(xù)程序四元式序列)（wF）,信息學(xué)院軟件工程教研室,（3）由上面四元式序列可得各標(biāo)記的實(shí)際地址為：,信息學(xué)院軟件工程教研室,（4）根據(jù)所求地址回填各轉(zhuǎn)移目標(biāo)地址,可得：,信息學(xué)院軟件工程教研室,（接上）,