C编译器剖析_1.2_分析器的构造方法

来源：互联网发布：21天学通java哪一版好编辑：程序博客网时间：2024/05/14 05:25

1.2 分析器的构造方法

在1.1节中，我们讨论了语言、集合、文法和递归这几者之间的关系，在1.1节的末尾

给出了图1－2。为了阅读方便，这里把该图再列出如下

Program -----> CompoundStatement

Statement --> IfStatement | WhileStatement｜CompoundStatement｜ExpressionStatement

IfStatement -----> if ( expression) Statement

IfStatement -----> if ( expression) Statement else Statement

WhileStatement -----> while(expression) Statement

CompoundStatement -----> { StatementList_opt}

StatementList -----> Statement | StatementList Statement

ExpressionStatement -----> id = Expression ;

ExpressionStatement -----> Declaration ;

Expression -----> AdditiveExpression

AdditiveExpression -----> MultiplicativeExpression

AdditiveExpression -----> AdditiveExpression + MultiplicativeExpression

AdditiveExpression -----> AdditiveExpression - MultiplicativeExpression

MultiplicativeExpression -----> PrimaryExpression

MultiplicativeExpression -----> MultiplicativeExpression * PrimaryExpression

MultiplicativeExpression -----> MultiplicativeExpression / PrimaryExpression

PrimaryExpression -----> id | num | (Expression)

Declaration -----> int Declarator

Declarator -----> * Declarator | PostfixDeclarator

PostfixDeclarator ---> DirectDeclarator | PostfixDeclarator [num]| PostfixDeclarator (void)

DirectDeclarator -----> id | (Declarator)

图1-2 文法Program

这个看似复杂的文法，其实很多产生式与1.1节的产生式(1-2)及产生式(1-3)本质上是相同的。

T -----> a | a + T (1-2)

T -----> a | T +a (1-3)

例如，以下几个从图1-2取出的产生式，如果把AdditveExpression视为T，把MultiplicativeExpression视为a后，就和产生式(1-3)是一样的。如前文所述，产生式(1-3)是一个左递归的产生式。虽然由(1-2)和(1-3)生成的语言是等同的，但是左递归的产生式隐含了其运算符是左结合的，而右递归的产生式隐含了其运算符是右结合的。按习惯，加减乘除这四则运算符都是左结合的。所以我们选取形如(1-3)的产生式来表达加法运算。与T所表达的集合类似，AdditiveExpression由若干个MultiplicativeExpression相加构成。换言之，要进行加法运算，需要先得到MultiplicativeExpression。同理，MultiplicativeExpression由若干个PrimaryExpression相乘构成，这意味着，要进行乘法运算，得先得到PrimaryExpression。而PrimaryExpression则由标志符id、数num和加括号的表达式构成。按这样的层次结构，以下产生式实际上隐含了加减乘除运算符之间的优先级。加减视为同一优先级，按结合性进行从左到右的结合；乘除视为同一优先级。用与此类似的方法，我们还可以引入更多的运算符，如&和|等。

AdditiveExpression -----> MultiplicativeExpression

AdditiveExpression -----> AdditiveExpression + MultiplicativeExpression

MultiplicativeExpression -----> PrimaryExpression

MultiplicativeExpression -----> MultiplicativeExpression * PrimaryExpression

PrimaryExpression -----> id | num | (Expression)

让我们再来分析图1-2中与语句Statement相关几个产生式：

Statement --> IfStatement | WhileStatement｜CompoundStatement｜ExpressionStatement

IfStatement -----> if ( expression) Statement

IfStatement -----> if ( expression) Statement else Statement

WhileStatement -----> while(expression) Statement

CompoundStatement -----> { StatementList_opt}

StatementList -----> Statement | StatementList Statement

Statement告诉我们语句由if语句、while语句、复合语句及表达式语句构成。而if语句则以if开头，后面紧跟左括号，然后是表达式expression，接着是右括号，之后又是一个语句Statement。这里，我们再次在产生式看到递归定义。而StatementList对应的产生式实际上形如前面的产生式(1-3)。StatementList_opt表示是在复合语句CompoundStatement 中StatementList是Optional的,即可有可无。

至于声明Declaration，与之相关的产生式有这么几条：

Declaration -----> int Declarator

Declarator -----> * Declarator | PostfixDeclarator

PostfixDeclarator ---> DirectDeclarator | PostfixDeclarator [num]| PostfixDeclarator (void)

DirectDeclarator -----> id | (Declarator)

PostfixDeclarator再次与产生式（1-3）神似。其产生式实际上告诉我们PostfixDeclarator由DirectDeclarator 后面跟上任意多个[num]或者(void)构成。而Declarator对应的产生式实际上表达了若干个*后面再跟一个PostfixDeclarator. 通过[num]的后缀，我们实际上声明了一个大小为num的数组，而通过(void)的后缀,我们实际上声明了一个无参的函数。通过以上分析，而在声明中使用*，实际上是声明了一个指针。我们再回头看图1-2，这个世界应突然变得清晰了一些。

例如，对于字符串int aa[30][50] , 我们可以按前文画分析树的方法，由Declaration出发作推导，最终生成int a[30][50]。其中30,50皆为数num，而a为标志符id。还可以生成int (*cc)[3][5]。其中，aa是数组，而cc是指向数组的指针。仔细观察，我们发现上述文法中并没有关于数num是如何构成的产生式。因为这些实际相当于句子中的单词，我们习惯上对num和id的识别列入“词法分析”范畴。在分析器眼中，只有一个个单词，至于如果由基本的英文字母和阿拉伯数字组成单词，我们只在词法分析中进行处理。

至此，我们慢慢进入了我们的主题“C编译器剖析”。图1-2实际上是一个微缩版的C语言文法。其中有常见的语句、表达式和声明。当然，为了简单，我们只引入了一个基本类型int，个别细节与标准C语言的文法也不尽相同。但管中窥豹，我们已可见一斑。如果理解了上述文法，由文法进行分析器的构造则是件“依样画葫芦”的事情。基本的原则很简单：

(1) 对于文法中的非终结符，因为其代表的是一个子集，我们要识别判断某个字符串是否属于这个子集，则会构造一个与非终结符同名的函数来处理。

(2) 对于文法中的终结符，例如上述的id、num、+、－、*、/、(和)等，我们则直接进行终结符的匹配。

分析器中各函数的编写，稍后我们会举例进行分析。

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