编译原理 什么是语义分析

在编译原理中，语法规则和词法规则不同之处在于：规则主要识别单词,而语法主要识别多个单词组成的句子。词法分析和词法分析程序：词法分析阶段是编译过程的第一个阶段。这个阶段的任务是从左到右一个字符一个字符地读入源程序，即对构成源程序的字符流进行扫描然后根据构词规则识别单词(也称单词符号或符号)。词法分析程序实现这个任务。词法分析程序可以镇弯轿使用lex等工具自动生成。语法分析（Syntax analysis或Parsing）和语法分析程御肆序（Parser） 语法分析是编译过程的一个逻辑阶段。语法分析的任务是在词法分析的基础上将单词序列组合成各类语法短语，如“程序”，“语句”，“表达式”等等.语法分析程序判断源程序在结构上是否正确.源程序的结构由上下文无关文法描述.语义分析（Syntax analysis） 语义分析是编译过程的一个逻辑阶段. 语义分析的任务是对结构上正确的源程序进行上下文有关性质的审查, 进行类型审查.语义分析将闹渗审查类型并报告错误:不能在表达式中使用一个数组变量,赋值语句的右端和左端的类型不匹配.

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编译过程的六个阶段：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

解释程序：把某种语言的源程序转换成等价的另一种语言程序——目标语言程序,然后再执行目标程序.解释方式是接受某高级语言的一个语句输入,进行解释并控制计算机执行,马上得到这句的执行结果,然后再接受下一句.

编译程序：就是指这样一种程序,通过它能够将用高级语言编写的源程序转换成与之在逻辑上等价的低级语言形式的目标程序(机器语言程序或汇编语言程序).

解释程序和编译程序的根本区别：是否生成目标代码

句子的二义性（这里的二义性是指语法结构上的.）:文法G[S]的一个句子如果能找到两种不同的最左推导(或最右推导睁派),或者存在两棵不同的语法树,则称这个句子是二义性的.

文法的二义性:一个文法如果包含二义性的句子,则这个文法是二义文法,否则是无二义文法.

LL(1)的含义：(LL(1)文法是无二义的； LL(1)文法不含左递归)

第1个L：从左到右扫描输入串第2个L：生成的是最左推导

1 ：向右看1个输入符号便可决定选择哪个产生式

某些非LL(1)文法到LL(1)文法的等价变换: 1. 提取公因子 2. 消除左递归

文法符号的属性:单词的含义,即与文法符号相关的一些信息.如,类型、值、存储地址等.

一个属性文法(attribute grammar)是一个三元组A=(G, V, F)

G：上下文无关文法.

V：属性的有穷集.每个属性与文法的一个终结符或非终结符相连.属性与变量一样,可以进行计算和传递.

F：关于属性的断言或谓词(一组属性的计算规则)的有穷集.断言或语义规则与一个产生式相联,只引用该产生式左端或右端的终结符或非终结符相联的属性.

综合属性:若产生式左部的单非终结符A的属性值由右部各非终结符的属性值决定,则A的属性称为综合属

继承属性:若产生式右部符号B的属性值是根据左部非终结符的属性值或者右部其它符号的属性值决定的,则B的属性为继承属性.

(1)非终结符既可有综合属性也可有继承属性,但文法开始符号没有继承属性.

(2) 终结符只有综合属性,没有继承属性,它们由词法程序提供.

在计算时： 综合属性沿属性语法树向上传递；继承属性沿属性语法树向下传递.

语法制导翻译：是指在语法分析过程中,完成附加在所使用的产生式上的语义规则描述的动作.

语法制导翻译实现：对单词符号串进行语法分析,构造语法分析树,然后根据需要构造属性依赖图,遍历语法树并在语法树的各结点处按语义规则进行计算.

中间代码（中间语言）

1、是复杂性介于源程序语言和机器语言的一种表示形式.

2、一般,快速编译程序直接生成目标代码.

3、为了使编译程序结构在逻辑上更为简单明确,常采用中间代码,这样可以将与机器相关的某些实现细节置于代码生成阶段仔细处理,并且可以在中间代码一级进行优化工作,使得代码优化比较容易实现.

何谓中间代码：源程序的一种内部表示,不依悉携贺赖目标机的结构,易于代码的机械生成.

为何要转换成中间代码:(1)逻辑结构清楚；利于不同目标机上实现同一种语言.

(2)便于移植,便于修改,便于进行与机器无关的优化.

中间代码的几种形式：逆波兰记号 ,三元式和树形表示 ,四元式

符号表的一般形式：一张符号表的的组成包括两隐察项,即名字栏和信息栏.

信息栏包含许多子栏和标志位,用来记录相应名字和种种不同属性,名字栏也称主栏.主栏的内容称为关键字（key word）.

符号表的功能：（1）收集符号属性 (2) 上下文语义的合法性检查的依据： 检查标识符属性在上下文中的一致性和合法性.(3)作为目标代码生成阶段地址分配的依据

符号的主要属性及作用：

1. 符号名 2. 符号的类型 （整型、实型、字符串型等））3. 符号的存储类别（公共、私有）

4. 符号的作用域及可视性 （全局、局部） 5. 符号变量的存储分配信息 （静态存储区、动态存储区）

存储分配方案策略：静态存储分配；动态存储分配：栈式、 堆式.

静态存储分配

1、基本策略

在编译时就安排好目标程序运行时的全部数据空间,并能确定每个数据项的单元地址.

2、适用的分配对象：子程序的目标代码段；全局数据目标（全局变量）

3、静态存储分配的要求：不允许递归调用,不含有可变数组.

FORTRAN程序是段结构,不允许递归,数据名大小、性质固定. 是典型的静态分配

动态存储分配

1、如果一个程序设计语言允许递归过程、可变数组或允许用户自由申请和释放空间,那么,就需要采用动态存储管理技术.

2、两种动态存储分配方式：栈式,堆式

栈式动态存储分配

分配策略：将整个程序的数据空间设计为一个栈.

【例】在具有递归结构的语言程序中,每当调用一个过程时,它所需的数据空间就分配在栈顶,每当过程工作结束时就释放这部分空间.

过程所需的数据空间包括两部分

一部分是生存期在本过程这次活动中的数据对象.如局部变量、参数单元、临时变量等；

另一部分则是用以管理过程活动的记录信息(连接数据).

活动记录（AR）

一个过程的一次执行所需要的信息使用一个连续的存储区来管理,这个区 (块)叫做一个活动记录.

构成

1、临时工作单元；2、局部变量；3、机器状态信息；4、存取链；

5、控制链；6、实参；7、返回地址

什么是代码优化

所谓优化,就是对代码进行等价变换,使得变换后的代码运行结果与变换前代码运行结果相同,而运行速度加快或占用存储空间减少.

优化原则：等价原则：经过优化后不应改变程序运行的结果.

有效原则：使优化后所产生的目标代码运行时间较短,占用的存储空间较小.

合算原则：以尽可能低的代价取得较好的优化效果.

常见的优化技术

(1) 删除多余运算(删除公共子表达式) (2) 代码外提 +删除归纳变量+ (3)强度削弱(4)变换循环控制条件 (5)合并已知量与复写传播 (6)删除无用赋值

基本块定义

程序中只有一个入口和一个出口的一段顺序执行的语句序列,称为程序的一个基本块.

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