编译原理课件chap6.ppt
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1、第六第六章章 属性文法和语法制导属性文法和语法制导翻译翻译从本章开始,我们介绍有关语从本章开始,我们介绍有关语义分析及翻译的问题。其处理的方法义分析及翻译的问题。其处理的方法主要是属性文法和语法制导翻译方法。主要是属性文法和语法制导翻译方法。本章中,我们将首先介绍属性本章中,我们将首先介绍属性文法的基本概念,然后介绍基于属性文法的基本概念,然后介绍基于属性文法的处理方法,讨论如何自上而下文法的处理方法,讨论如何自上而下分析和自下而上分析中实现属性计算。分析和自下而上分析中实现属性计算。本章重点掌握前四节本章重点掌握前四节6.16.1属性文属性文法,法,6.26.2基于属性文法的处理方法,基于属
2、性文法的处理方法,6.3 6.3 SS属性文法的自下而上计算,属性文法的自下而上计算,6.4 6.4 LL属属性文法和自顶向下翻译。性文法和自顶向下翻译。第六章 属性文法和语法制导翻译6 6。1 1属性文法属性文法 属性文法是在上下文无关文法的基础上为每个文法符属性文法是在上下文无关文法的基础上为每个文法符号(终结符或非终结符)配备若干个相关的号(终结符或非终结符)配备若干个相关的“值值”(称(称为为属性属性)。这些属性代表与文法符号相关的信息,例如)。这些属性代表与文法符号相关的信息,例如它的类型、值、代码序列它的类型、值、代码序列、符号表内容等等。属性和变、符号表内容等等。属性和变量一样,
3、可以进行计算和传递。量一样,可以进行计算和传递。属性一般分为两类:属性一般分为两类:综合属性综合属性和和继承属性。继承属性。简单的简单的说,综合属性用于说,综合属性用于“自下而上自下而上”传递信息,而继承属性传递信息,而继承属性用于用于“自上而下自上而下”传递信息。传递信息。属性加工加工的过程即是语义处理的过程,对于文属性加工加工的过程即是语义处理的过程,对于文法的每一个产生式都配备了一组属性的计算规则,则称法的每一个产生式都配备了一组属性的计算规则,则称为语义规则。为语义规则。在一个属性文法中,对应于每个产生式在一个属性文法中,对应于每个产生式A A都有都有一套与之相关联的语义规则,每条语义
4、规则的形式为:一套与之相关联的语义规则,每条语义规则的形式为:第六章 属性文法和语法制导翻译 b:=f(c1,c2,ck)b:=f(c1,c2,ck)这里这里f f是一个函数,而且或者是一个函数,而且或者 (1 1)b b是是A A的一个综合属性并且的一个综合属性并且c1,c2,ckc1,c2,ck是产生式右边文是产生式右边文法符号的属性;或者法符号的属性;或者 (2 2)b b是产生式右边某个文法符号的一个继承属性并且是产生式右边某个文法符号的一个继承属性并且c1,c2,ckc1,c2,ck是是A A或产生式右边任何文法符号的属性或产生式右边任何文法符号的属性 在这两种情况下,我们都说属性在
5、这两种情况下,我们都说属性b b依赖于属性依赖于属性c1,c2,ck.c1,c2,ck.要特别强掉的是:要特别强掉的是:(1 1)终结符只有综合属性,它由词法分析器提供;)终结符只有综合属性,它由词法分析器提供;(2 2)非终结符既可以有综合属性也可以有继承属性,文法)非终结符既可以有综合属性也可以有继承属性,文法开始符号的所有继承属性作为属性计算前的初始值。开始符号的所有继承属性作为属性计算前的初始值。一般来讲,对出现在产生式右边的继承属性和出现在产生一般来讲,对出现在产生式右边的继承属性和出现在产生式左边的综合属性都必须提供一个计算规则,属性计算规则式左边的综合属性都必须提供一个计算规则,
6、属性计算规则中只能使用相应产生式的文法符号的属性,这有利于产生式中只能使用相应产生式的文法符号的属性,这有利于产生式范围内范围内“封装封装”属性的依赖性。然而,出现在产生式左边的属性的依赖性。然而,出现在产生式左边的继承属性和出现在产生式右边的综合属性不由所给的产生式继承属性和出现在产生式右边的综合属性不由所给的产生式的属性计算规则进行计算,它们由其它产生式的属性规则计的属性计算规则进行计算,它们由其它产生式的属性规则计算算,由属性计算器的参数提供由属性计算器的参数提供第六章 属性文法和语法制导翻译 语义规则所描述的工作可以包括属性计算、静态语义规则所描述的工作可以包括属性计算、静态语义检查、
7、符号表操作、代码生成等。语义规则可能语义检查、符号表操作、代码生成等。语义规则可能产生副作用(如产生代码),也可能不是变元的严格产生副作用(如产生代码),也可能不是变元的严格函数(如某个规则给出可用的下一个数据单元的地址)函数(如某个规则给出可用的下一个数据单元的地址)。这样的语义规则通常写成过程调用,或过程段。这样的语义规则通常写成过程调用,或过程段。综合属性综合属性:在语法树中,一个结点的综合属性的值由其子在语法树中,一个结点的综合属性的值由其子结点的属性值确定。因此,通常使用自底向上的方法结点的属性值确定。因此,通常使用自底向上的方法在每一个结点处使用语义规则计算综合属性的值。仅在每一个
8、结点处使用语义规则计算综合属性的值。仅仅使用综合属性的属性文法仅使用综合属性的属性文法称称SS属性文法。属性文法。继承属性继承属性:在语法树中,一个结点的继承属性由此结点的在语法树中,一个结点的继承属性由此结点的父结点和父结点和/或兄弟结点的某些属性确定。用继承属性来或兄弟结点的某些属性确定。用继承属性来表示程序语言结构中的上下文依赖关系很方便。表示程序语言结构中的上下文依赖关系很方便。第六章 属性文法和语法制导翻译6 6。2 2 基于属性文法的处理方法基于属性文法的处理方法 从概念上讲,基于属性文法的处理过程通常是这样的:对单词从概念上讲,基于属性文法的处理过程通常是这样的:对单词符号串进行
9、语法分析,构造语法分析树,然后根据需要遍历语法符号串进行语法分析,构造语法分析树,然后根据需要遍历语法树,并在语法树的各结点处按语义规则进行计算。树,并在语法树的各结点处按语义规则进行计算。输入串输入串语法树语法树依赖图依赖图语义规则计算次序语义规则计算次序 这种由源程序的语法结构所驱动的处理办法就是这种由源程序的语法结构所驱动的处理办法就是语法制导翻译语法制导翻译法法。语义规则的计算可能产生代码、在符号表中存放信息、给出。语义规则的计算可能产生代码、在符号表中存放信息、给出错误信息或执行任何其它动作。对输入串的翻译也就是根据语义错误信息或执行任何其它动作。对输入串的翻译也就是根据语义规则进行
10、计算得出结果。规则进行计算得出结果。6 6。2 2。1 1依赖图依赖图 如果在一棵语法树中一个结点的属性如果在一棵语法树中一个结点的属性b b依赖于属性依赖于属性c c,那么这那么这个结点处计算个结点处计算b b的属性规则必须在确定的属性规则必须在确定c c的语义规则之后使用。在的语义规则之后使用。在一颗语法树中的结点的继承属性和综合属性之间的相互依赖关系一颗语法树中的结点的继承属性和综合属性之间的相互依赖关系可以用称作依赖图的一个有向图来描述。可以用称作依赖图的一个有向图来描述。在为一棵语法树构造依赖图以前,我们为每一个包含过程调在为一棵语法树构造依赖图以前,我们为每一个包含过程调用的语义规
11、则引入一个虚综合属性用的语义规则引入一个虚综合属性b b,这样把每一个语义规则都这样把每一个语义规则都写成写成 b:=f(cb:=f(c1 1,c,c2 2,c,ck k)的形式。依赖图中为每一个属性的形式。依赖图中为每一个属性设置一个结点,如果属性设置一个结点,如果属性b b依赖属性依赖属性c c,则从属性则从属性c c的结点有一条的结点有一条有向边连到属性有向边连到属性b b的结点。的结点。第六章 属性文法和语法制导翻译 这里要掌握这里要掌握依赖图依赖图的画法。的画法。例如,属性例如,属性 A.a:=f(X.x,Y.y)A.a:=f(X.x,Y.y)对应于产生式对应于产生式 A AXYXY
12、的语义规则的语义规则,这条语这条语义规则确定了依赖于属性义规则确定了依赖于属性X.xX.x和和Y.yY.y的综合属的综合属性性A.aA.a。如果在语法树中应用这个产生式,如果在语法树中应用这个产生式,那么在依赖图中会有三个结点那么在依赖图中会有三个结点A.a,X.x,A.a,X.x,和和Y.yY.y。由于由于A.aA.a依赖依赖X.xX.x,所以有一条有向边所以有一条有向边从从X.xX.x到到A.a.A.a.由于由于A.aA.a也依赖于也依赖于Y.yY.y,所以还有一条有所以还有一条有向边从向边从Y.yY.y连到连到A.a.A.a.如果与产生式如果与产生式A AXYXY对应的语义规则还有:对应
13、的语义规则还有:X.i:=g(A.a,Y.y)X.i:=g(A.a,Y.y)那么,图中还应有两条有向边,一条从那么,图中还应有两条有向边,一条从A.aA.a连连到到X.iX.i,另一条从另一条从Y.yY.y连到连到X.iX.i,因为因为X.iX.i依赖于依赖于A.aA.a和和Y.y.Y.y.第六章 属性文法和语法制导翻译例例6.3当下面的产生式应用于语法树时,我们就像图当下面的产生式应用于语法树时,我们就像图6.4所示的那样把有向边加到依赖图中。所示的那样把有向边加到依赖图中。产生式产生式 语义规则语义规则 EE1+E2 E.val:=E1.val+E2.val 例例例例6.46.46.46.
14、4下页的图是书中图下页的图是书中图下页的图是书中图下页的图是书中图6.2 6.2 6.2 6.2(P139P139P139P139)带注释语法树的带注释语法树的带注释语法树的带注释语法树的依赖图。依赖图中的结点由数字来标识,这些数字将依赖图。依赖图中的结点由数字来标识,这些数字将依赖图。依赖图中的结点由数字来标识,这些数字将依赖图。依赖图中的结点由数字来标识,这些数字将在讨论属性的计算次序时用到。从代表在讨论属性的计算次序时用到。从代表在讨论属性的计算次序时用到。从代表在讨论属性的计算次序时用到。从代表T.typeT.typeT.typeT.type的结点的结点的结点的结点4 4 4 4有一条
15、边连到代表有一条边连到代表有一条边连到代表有一条边连到代表L.inL.inL.inL.in的结点的结点的结点的结点5 5 5 5,因为根据产生式,因为根据产生式,因为根据产生式,因为根据产生式D D D DTLTLTLTL的语义规则的语义规则的语义规则的语义规则L1.in=L.in,L1.in=L.in,L1.in=L.in,L1.in=L.in,可知可知可知可知L1.inL1.inL1.inL1.in依赖于依赖于依赖于依赖于L.in,L.in,L.in,L.in,第六章 属性文法和语法制导翻译 所以有两条向下的边分别进入结点所以有两条向下的边分别进入结点7 和和9。每一个。每一个于于L产生式
16、有关的语义规则产生式有关的语义规则addtype(id.entry,L.in)都产都产生一个虚属性,结点生一个虚属性,结点6、8和和10都为这些虚属性构造的。都为这些虚属性构造的。如果一属性文法不存在属性之间的循环依赖关系,如果一属性文法不存在属性之间的循环依赖关系,那么该文法为那么该文法为良定义的。良定义的。为了设计编译程序,我们只为了设计编译程序,我们只处理良定义的属性文法。处理良定义的属性文法。第六章 属性文法和语法制导翻译 属性的计算次序属性的计算次序 一个有向非循环图的拓扑序是图中结点的任何顺序一个有向非循环图的拓扑序是图中结点的任何顺序m1,m2,mk,使得边必须是从序列中前面的结
17、点指向使得边必须是从序列中前面的结点指向后面的结点。也就是说,如果后面的结点。也就是说,如果mimj是是mi到到mj的一条的一条边,那么在序列边,那么在序列中中mi必须出现在必须出现在mj之前。之前。一个依赖图的任何拓扑排序都给出一个语法树中结一个依赖图的任何拓扑排序都给出一个语法树中结点的语义规则计算的有效顺序。这就是说,在拓扑排序点的语义规则计算的有效顺序。这就是说,在拓扑排序中,在一个结点上,语义规则中,在一个结点上,语义规则b:=f(c1,c2,ck)中的属中的属性性c1,c2ck在计算在计算b以前都是可用的。以前都是可用的。6。2。2树遍历的属性计算方法树遍历的属性计算方法 通过树遍
18、历计算属性值得方法很多种。这些方法都通过树遍历计算属性值得方法很多种。这些方法都假设语法树已经建立起了,并且树中已带有开始符号的假设语法树已经建立起了,并且树中已带有开始符号的继承属性和终结符的综合属性。然后以某种次序遍历语继承属性和终结符的综合属性。然后以某种次序遍历语法树,直至计算出所有的属性。最常用的遍历方法是深法树,直至计算出所有的属性。最常用的遍历方法是深度优先,从左到右的遍历方法。度优先,从左到右的遍历方法。第六章 属性文法和语法制导翻译6 6。2 2。3 3一遍扫描的处理方法一遍扫描的处理方法 与树遍历的属性计算方法不同,一遍扫描的方法是在语与树遍历的属性计算方法不同,一遍扫描的
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