大连理工大学_编译方法-中间代码及解释研讨.doc

第七章 语义分析与代码生成 7.1 语法制导翻译 编译程序的实质性工作是翻译，即为源程序生成目标代码。为此，我们必须知道程序的含义是什么（语义分析）？应该翻译成什么（代码生成）？ 在三、四章，我们主要讨论了源程序的识别，即判定一个源程序是否符合源语言的文法。在讨论语法分析时曾说过，上下文无关文法不足以描述编程语言的全部语法特征。为了说明这一点，让我们来看一个例子： VAR i:integer; BEGIN j:=i*i END; 如果j没有在外层块中说明，那么赋值语句中出现的j就是非法的。这是一种上下文敏感的成分。为了清楚地说明这一点，假定j是在自顶向下分析过程中由非终极符变量导出的，在这次推导之前的句型为 αVARj:integer;β变量γ 其中α,β,γ为符号串。推导后的句型为 αVARj:integer;βjγ 为了保证变量在使用前必须说明，需要有如下形式的规则： VAR j:integer;β变量→VAR j:integer;βj 而不是 变量→j 即变量只有在一定的上下文中才可以展开成j。 上下文敏感成分的分析实质上是语法分析的内容。但是，因为我们的语法分析是以上下文无关文法为基础的，没有考虑上下文敏感成分的处理，所以必须在语义分析时加以考虑。这相当于把语言的敏感成分划归为语言的语义范畴（尽管在概念上并非如此）。比如说在处理说明 VAR j:integer 时，语义分析应该将这个说明所提供的信息填入符号表，即完成对符号表的插入操作；当然也需要完成其它的语义分析工作，而后在确定是否可用规则 变量→j 进行推导时，就可通过对符号表的检索操作来完成。如果符号表中有标识符j，而且j又是个变量标识符，就可以用此规则进行推导。 除了敏感成分的处理之外，为了生成目标代码，所需要完成的一切操作都属于语义分析的范畴。考虑如下条件语句： IF E THEN S1 ELSE S2 为它生成的目标代码应具有图7.1的结构（称为它的目标结构），其中，计算E的目标指令、S1和S2的目标指令是在处理表达式和语句时生成的，处理条件语句时所生成的指令就是“jumpf l0”和“jump l1”。前者的含义为表达式E的值为false时，程序转向l0的指令继续执行，后者为无条件转到l1的指令执行。问题在于编译程序在处理条件语句时是从左向右进行的。因此，当要生成jumpf指令时，不知道l0的值，因为S1的目标这时尚未生成，不知道它究竟有多少条指令。在生成jump这条指令时也有同样问题。为了解决这个问题，在生成jumpf和jump指令时，应先记录这两条指令本身的位置，等以后再回填它们的转向目标。假设当前要生成的指令位置为lc，条件语句的处理算法如下： IF sy=ifsyTHEN insymbol; expression;{处理表达式} IF表达式类型 boolsTHEN error (n) ENDIF; lc1:=lc; 生成jumpf指令；lc:=lc+1; IF sy=thensy THEN insymbol; statement;{处理语句} IF sy=elsesy THEN lc2:=lc; 生成jump指令； lc:=lc+1; 回填jumpf指令的转向目标； insymbol; 图7.1 statement;{处理语句} 回填jump指令的转向目标； ELSE 回填jumpf指令的转向目标 ENDIF ENDIF ENDIF； 可以看出，除了检查表达式类型外（敏感成分的处理），语义分析工作还包括转向目标的回填等操作。 与第四章给出的条件语句的语法分析算法相比，上述算法只是增加了如下几个操作： op1:IF表达式类型 bools THEN error(n); ENDIF; lc1:=lc; 生成jumpf指令； lc:=lc+1; op2:lc2:=lc; 生成jump指令； lc:=lc+1; 回填jumpf指令的转向目标； op3:回填jump指令的转向目标； op4:回填jumpf指令的转向目标； 这相当于说上面的处理算法是根据如下文法规则写成的： IF语句→IF表达式op1THEN语句ELSEop2语句op3 IF语句→IF表达式op1THEN语句op4 即在文法规则中嵌入了相应的语义加工操作。于是，语义分析及代码生成可以随着语法分析的进行，通过嵌入相应的语义加工操作来完成。这种方法称为语法制导翻译，因为语言的文法规则确定了相应的语义分析类型及生成代码的性质，而且分析算法的主体控制是相应的文法规则。 本章后面将结合实例讨论各种典型的语言结构的语义分析及代码生成。 7.2 目标机 为了完成代码生成工作，必须有一个提供运行环境的目标机。最直接的方法是，在哪个机器上运行的编