第07章_中间代码生成优秀课件.ppt
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1、第07章_中间代码生成第1页,本讲稿共93页例如:表达式 A+B*C对运算对象进行类型检查,对变量进行先定义后使用检查 如果静态语义正确,语义处理则要执行真正的翻译,即生成程序的某种中间代码的形式或直接生成目标代码。执行真正的翻译第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第2页,本讲稿共93页 目前多数编译程序进行语义分析的方法是 采用语法制导翻译法。它不是一种形式系统,但它比较接近形式化。语法制导翻译法使用属性文法为工具来描述程序设计语言的语义。第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第3页,本讲稿共93页(1)属性 对文法的每一个符号,引进一些属性,这些属性代表与文法符号相关的信息,如类型、值、
2、存储位置等。与属性相关的信息,即属性值,可以在语法分析过程中计算和传递。1.属性文法第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第4页,本讲稿共93页属性分为两类:综合属性其计算规则按“自下而上”方式进行,即规则左部符号的某些属性根据其右部符号的属性和(或)自己的其他属性计算得到。属性加工的过程即是语义的处理过程。综合属性和继承属性。第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第5页,本讲稿共93页继承属性其计算规则按“自上而下”方式进行,即规则右部符号的某些属性根据其左部符号的属性和(或)右部其他符号的某些属性计算得到。第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第6页,本讲稿共93页(2)属性文法 为文法的
3、每一个规则配备的计算属性的计算规则,称为语义规则(描述语义处理的加工动作)。属性文法包含一个上下文无关文法和一系列语义规则。语义规则:第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第7页,本讲稿共93页 这些语义规则附在文法的每个产生式上,在语法分析过程中,执行语义规则描述的动作,从而实现语义处理。也就是说,附在文法的每个产生式上语义规则描述了语义处理的加工动作。目前流行的语义描述和语义处理的方法主要是属性文法和语法制导翻译方法。第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第8页,本讲稿共93页2.语法制导翻译法 为文法的每个产生式都配备一个语义动作或语义子程序。在语法分析的过程中,每当使用一条产生式进行推
4、导或归约时,就执行相应产生式的语义动作,从而实现语义处理。第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成(1)语法制导翻译法的基本思想第9页,本讲稿共93页S Axy a1 a2 a3 ai ai+1 an语义处理的加工动作 语法制导翻译法使用属性文法为工具来说明程序设计语言的语义。第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第10页,本讲稿共93页(2)语法制导翻译法 在语法分析过程中,依随分析的过程,根据每个产生式所对应的语义子程序(或语义规则描述的语义处理的加工动作)进行翻译的方法。第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第11页,本讲稿共93页为文法每一产生式设计相应的求值的语义描述(语义动作):例如
5、,设有简单算术表达式的文法:EEE|E*E|(E)|digit1.E E(1)E(2)E.val E(1).val E(2).val 2.E E(1)*E(2)E.val E(1).val*E(2).val 3.E(E(1)E.val E(1).val 4.E digit E.val Lex.digit 第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第12页,本讲稿共93页E.val=47E.val=8E.val=40E.val=7E.val=5+5*871.E E(1)E(2)E.val E(1).val E(2).val 2.E E(1)*E(2)E.val E(1).val*E(2).val 3
6、.E(E(1)E.val E(1).val 4.E digit E.val Lex.digit 句子 7+8*5 EEEEE第13页,本讲稿共93页3.编译中常用的中间代码:逆波兰式 四元式三元式 树形表示第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第14页,本讲稿共93页逆波兰式 逆波兰式除去了原表达式中的括号,并将运算对象写在前面,运算符写在后面,因而又称为 后缀式。例如:逆波兰式a*b ab*(a+b)*(c+d)ab+cd+*中缀表达式第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第15页,本讲稿共93页 逆波兰式表示法同中缀表示法相比其优点是:1.不再有括号,且运算符出现的顺序体 现了中缀表达式的
7、运算顺序2.易于计算机处理第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第16页,本讲稿共93页 一般表达式计值时,要处理两类符号,一类是运算对象,另一类是运算符,通常用两个工作栈分别处理。但处理用逆波兰式表示的表达式却只用一个工作栈。第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第17页,本讲稿共93页 当计算机自左到右顺序扫描逆兰波式时,若当前符号是运算对象则进栈,若当前符号是运算符,设为K元运算符,则将栈顶的K个元素依次取出,同时进行K元运算,并将运算结果置于栈顶,表达式处理完毕时,其计算结果自然呈现在栈顶。第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第18页,本讲稿共93页逆波兰式ab+c*的处理过程如下图
8、:ba T1第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成cT1T2第19页,本讲稿共93页逆波兰形式可以推广到其他语法结构:赋值语句V=E逆波兰式VE=条件语句 逆波兰式if E S1;else S2ES1S2¥第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第20页,本讲稿共93页三元式和树形表示三元式主要由三部分组成:(OP,arg1,arg2)其中OP是运算符,arg1,arg2分别是第一和第二个运算对象。当OP是一目运算时,常常将运算对象定义为arg1。第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第21页,本讲稿共93页例如 a+b*c 的 三元式序列:(1)(*,b,c)(2)(+,a,(1)运算对象是指
9、向符号表的某一项或指向三元式表的某一项。第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第22页,本讲稿共93页 1.三元式出现的顺序和语法成分的 计值顺序相一致。三元式的特点:2.三元式之间的联系是通过指示器 实现的。第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第23页,本讲稿共93页间接三元式(1)间接三元式表:用来存放各三元式本身。(2)间接码表:按执行各三元式的顺序,依次 列出各三元式在三元式表中的位置。注意:间接三元式表中不存放重复的 三元式。第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第24页,本讲稿共93页 例如 语句X=(A+B)*C Y=D(A+B)三元式序列(1)(+,A,B)(2)(*,(1)
10、,C)(3)(=,X,(2)(5)(,D,(4)(4)(+,A,B)(6)(=,Y,(5)间接三元式间接码表 三元式表(1)(2)(3)(1)(4)(5)(1)(+,A,B)(2)(*,(1),C)(3)(=,X,(2)(4)(,D,(1)(5)(=,Y,(4)第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第25页,本讲稿共93页 树形表示 A*B+C*D+C*A*B D 末端结点表示一个运算对象,每一个内结点表示一个一元或二元运算符。树形表示是三元式的翻版(3)+(1)*(2)*CAB D第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第26页,本讲稿共93页四元式主要由四部分组成:(OP,arg1,arg2
11、,result)其中OP是运算符,arg1,arg2分别是第一和第二两个运算对象。当OP是一目运算时,常常将运算对象定义为arg1。第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第27页,本讲稿共93页 四元式的第四个分量result是编译程序为存放中间运算结果而临时引进的变量,常称为临时变量,如Ti,也可以是用户自定义变量,如X。例如 X a*bc/d 的 四元式序列:(1)(*,a,b,T1)(2)(/,c,d,T2)(3)(+,T1,T2,T3)(4)(=,T3,-,X)第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第28页,本讲稿共93页2.四元式之间的联系是通过临时变量实 现的,这样易于调整和变动四
12、元式。1.四元式出现的顺序和语法成份的计值 顺序相一致。四元式的特点:3.便于优化处理。第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第29页,本讲稿共93页 编译系统中,有时将四元式表示成另一种更直观,更易理解的形式三地址代码或三地址语句。result:arg1 OP arg2 三地址语句:语句中是三个量的赋值语句,每个量占一个地址。三地址代码形式定义为:第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第30页,本讲稿共93页例如 X a*bc/d 的 四元式序列:(1)(*,a,b,T1)(2)(/,c,d,T2)(3)(+,T1,T2,T3)(4)(=,T3,-,X)相应的三地址语句序列为:(1)T1a*
13、b(2)T2c/d(3)T3T1T2(4)XT3 第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第31页,本讲稿共93页例1.a+b*(c+d)的逆波兰式 a bc d+*+第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第32页,本讲稿共93页t1=a t2=c t3=t2+dt5=t1+t4 a+b*(c+d)的四元式表示 t4=b*t3 第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第33页,本讲稿共93页i(i/(i i)的逆波兰式 i(i/(i i)的四元式 t1=i i t2=i/t1t3=i t2i i i i/例2.第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第34页,本讲稿共93页4.采用自下而上的语法制导
14、翻译法语义动作的设计(1)搞清楚源结构和目标结构(2)自下而上的语法制导翻译特点:栈顶形成句柄,归约时执行相应语义 动作(3)给出从源结构到目标结构的变换 方法第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第35页,本讲稿共93页例1.设文法及其相应的语义动作如下:SbTc print“1”Sa print“2”TR print“3”RR/S print“4”RS print“5”采用自下而上语法制导翻译,给出输入串bR/bTc/bSc/ac的翻译结果 第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第36页,本讲稿共93页分析:首先对输入串 bR/bTc/bSc/ac画出规范规约的语法树:ScTbRS/R/R
15、S/RcT baScT bRS再考虑归约时执行相应语义动作第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第37页,本讲稿共93页 SbTc print“1”Sa print“2”TR print“3”RR/S print“4”RS print“5”14翻译结果为:5 3 1 4 2 4 3 1第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成cTbRS/R/RS/RcT baScT bRSS第38页,本讲稿共93页 RR/S SbTc Sa TR RS 输出为:14531 4 2 4 3 1输入是bR/bTc/bSc/ac给出相应语义动作(翻译方案)print“1”print“2”print“3”print“4”
16、print“5”第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成cTbRS/R/RS/RcT baScT bRSS第39页,本讲稿共93页例2 简单算术表达式求值的语义描述例如,设有简单算术表达式的文法:EEE|E*E|(E)|digit1.E E(1)E(2)E.val E(1).val E(2).val 2.E E(1)*E(2)E.val E(1).val*E(2).val 3.E(E(1)E.val E(1).val 4.E digit E.val Lex.digit 第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第40页,本讲稿共93页例3 简单算术表达式翻译到四元式的 语义描述例如,设有简单算术表达
17、式的文法:EEE|E*E|(E)|i第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第41页,本讲稿共93页E EE E*E(E)|i 源结构目标结构(1)T1a*b(2)T2c*d(3)T3T1T2 a*bc*d 第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第42页,本讲稿共93页语义函数 emit(T arg1 OP arg2)功能是生成一个三地址语句,并送到输出文件中。语义函数 newtemp()功能是产生一个新的临时变量名字,并回送新的临时变量名的整数码。如T1,T2等。第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第43页,本讲稿共93页(2)不进符号表,临时变量单词值部 分用整数码表示。(1)送到符号表。
18、对临时变量有两种不同的处理方法:第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第44页,本讲稿共93页语义过程 Lookup(i.name)功能是审查i.name是否出现在符号表中,在则返回其指针,否则返回NULL。语义变量 E.place 表示存放非终结符E值的变量名在符号表中的入口地址或临时变量名的整数码。第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第45页,本讲稿共93页 1.E E(1)E(2)2.E E(1)*E(2)E.place newtemp();emit(E.placeE(1).placeE(2).place)E.place newtemp();emit(E.placeE(1).place
19、*E(2).place)第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第46页,本讲稿共93页3.E(E(1))E.place E(1).place;4.E i p Lookup(i.name);if(p!=NULL)E.place p;else error();第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第47页,本讲稿共93页90状态ACTION GOTO+i*()#ES3S9S5S4S2S3S2S3S5S4S2S5S2S3r4r4r4r4r1r1r1r2r3r2r3r3r2r2r3123456781678acc2.为文法构造LR分析表如下图:第7章 语法制导翻译技术和中间代码生成第48页,本讲稿共93
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