有关编译原理

编译程序的逻辑结构：词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化、目标代码生成。六个阶段。

1.词法分析

目的：识别字符串，识别出关键字、数字、运算符、变量名等，以二元式（类别，值）的形式存储，供后续的语法分析器用。

1.1文法：

一个文法可表示成形如G[S]=(Vn,Vt,P,S)的四元式。

Vn:非终结符号集；

Vt:终结符号集；

P:产生式集；

S:文法的开始符号。

文法的分类：分析略，有以下几种。

0型

1型

2型

3型

短语结构文法

前后文有关文法

前后文无关文法

正规文法

确定的有限自动机（DFA）

DFA，Deterministic Finite Automaton。

DFA 用M=（K,∑,f,S0,Z）五元式表示。

K:状态集合；

∑,：符号集合；

f：单值映射，f(p,a)=q:指明若当前的状态为p，而输入字符为a时下一个状态就是q；

S0：一个初始状态，属于K；

Z：若干个结束状态，属于K。

非确定的有限自动机（NFA）

NFA，Non-deterministic Finite Automaton。

NFA 用M=（K,∑,f,S0,Z）五元式表示，同DFA，区别为f可以不是单值映射，即f(p,a)={q1。q2,q3,...}。

NFA与DFA的等价性论证：

1.DFA是特殊的NFA；

2.NFA可等价德转换到DFA。

文法－＞DFA的步骤：

文法->具有ε动作的NFA->DFA确定化->DFA状态数最小化。

图1-1 词法分析的自动机示意图

 

1.2正则表达式

 又称正规文法，用来描述符合特定文法的字符串。

符号有：

* • | 

名字分别叫闭包、连接、或。这三个的优先级依次降低。

正规集：某文法下的全体字符串构成了相应的正规集。

正规式

正规集（ε代表空串）

a|b

{a,b}

a|ba*

{a,b,ba,baa,...}

a*

{ε,a,aa,aaa,...}

(a|b)*abb

任何以abb结尾的a、b符号串

增强版的 正则表达式见：

 http://blog.csdn.net/chuchus/article/details/34109787

2.语法分析

以词法分析的二元式作为输入，判断是否合乎特定文法。如int a 后缺少分号，语法分析器会报错。

有自顶向下和自底向上两种思想。对于前者，试着为源程序构造一棵完整的语法树，若成功则无语法错误。

递归下降分析法，属于自顶向下。是指对文法的每一非终结符号，都根据相应产生式各候选式的结构，为其编写一个子程序，用来识别该非终结符号所表示的语法。

该方法要求文法不能有直接左递归。若有，可以对文法进行改造以达到要求。

例：

T->aFb 为语法的一部分，为非终结符号T、F分别构造相应的语法检验函数，T的判别函数见下：

T(){ ...;//判断a

F();//判断F

...;判断b

}//若中间任一环节出错则说明源程序不符合语法规定。

此类函数之间允许相互嵌套和递归。

3.语义分析

较复杂，不详述。通常与语法分析并行进行。

定义函数 void fun(int);调用 fun();时会因参数不去匹配由语义分析器报错。

4.中间代码生成

四则运算表达式的表示方法：后缀表示法。

流程控制语句的翻译：

while(a<b){if(c>d) x=y+z;}

地址

operator

参数一

参数二

结果（地址）

100

j<

a

b

102

101

j

/

/

107

102

j>

c

d

104

103

j

/

/

100

104

+

y

z

tmp

105

=

tmp

/

x

106

j

/

/

100

107

...

...

...

...

 

5.代码优化及目标代码生成

略。

 

消除产生式中的直接左递归是比较容易的。例如假设非终结符P的规则为

P→Pα|β

其中，β是不以P开头的符号串。那么，我们可以把P的规则改写为如下的非直接左递归形式：
P→βP’                                            P’→αP’|ε

这两条规则和原来的规则是等价的，即两种形式从P推出的符号串是相同的。