四川大学编译原理复习要点

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1、四川大学 编译原理复习要点 2013 版1、编译器各个阶段的功能，输入、输出，前端、后端1） 词法分析：将字符序列收集到称作记号(t o k e n）的有意义单元中 扫描程序输入：源代码 输出：记号2） 语法分析：从扫描程序中获取记号形式的源代码，并完成定义程序结构的语法分析，语法分析定义了程序的结构元素及其关系。输入：记号 输出：语法树3） 语义分析程序：分析程序的静态语义， 包括声明和类型检查。输入：语法树 输出：注释树4） 源代码优化程序：编译器通常包括许多代码改进或优化步骤。绝大多数最早的优化步骤是在语义分析之后完成的，而此时代码改进可能只依赖于源代码。【对源代码进行优化，并产生中间代

2、码】输入：注释树 输出：中间代码5） 目标代码生成：得到中间代码，生成目标机器的代码 代码生成器 输入：中间代码 输出：目标代码6） 目标代码优化程序：编译器改进由代码生成器生成的目标代码。输入：目标代码 输出：目标代码扫描程序、分析程序和语义分析程序是前端，代码生成器是后端，前后端分开的好处：可以给编译器带来更方便的可移植性，此时的编译器既能改变源代码，又能改变目标代码。【遍】编译器发现，在生成代码之前多次处理整个源程序很方便，这些重复就是遍。首遍是从源中构造一个语法树或中间代码，在它之后的遍是由处理中间表示、向它增加信息、更换结构或生成不同的表示组成二、 解释器和编译器的区别 与联系？ 读

3、入源语言后，解释器和编译器都要进行词法分析、语法分析和语义分析，之后，二者开始有所分别。解释器在语义分析后选择了直接执行语句；编译器在语义分析后选择将将语义存储成某一种中间语言，之后通过不同的后端翻译成不同的机器语言（可执行程序）编译器是把源语言（如 C,Pascal，java 等高级语言）转换为目标语言（汇编语言、机器语言等低级语言） ，要产生目标代码。解释器是以一个源语言（C， Pascal，java 等高级语言）为输入，一边解释一边执行源程序，但不产生目标代码。3、算法描述（伪代码）p41构造一个扫描程序的自动过程：正则表达式NFADFA程序1、正则表达式NFA（1） 建立字母表。输入的

4、正则表达式由于一般不输入“与”操作符，因此首先给表达式加入 .作为与操作。再利用逆波兰式的堆栈操作，把操作符与字母分开，便得到了字母表。 （2） Thompson 构造法。首先将构成正则表达式的各个元素分解，对于每一个元素，按照下述规则 1 和规则 2 生成 NFA。 注意：如果 r 中记号 a 出现了多次，那么对于 a 的每次出现都需要生成一个单独的 NFA。2、NFA DFA从单个输入字符的某个状态中去除 -转换和多重转换。（1）利用 -closure 规则即闭包规则，把 NFA 状态划分成集合，而后把每个集合作为 DFA 的状态。详细描述：从 NFA 的状态 S 开始经过 到达的状态存储

5、下，然后再把存储结果中的状态有经过 到达的新状态也存储在一起，这样通过闭包规则就可以这些集合，再把集合作为 DFA 的状态。（2）子集构造3、DFA 程序 DFA 状态最小化取出 DFA 状态中的不可达的状态。构造最小状态的等价 DFA 的算法是通过创建统一到单个状态的状态集来进行。构造NFA（使用Thompson结构） :1) 基本正则表达式 基本正则表达式格式 a或，其中a表示字母表中单个字符的匹配，表示空串的匹配。与正则表达式a等同的N FA（即在其语言中准确接受）的是：与等同的N FA是：2) 并置 我们希望构造一个与正则表达式 r s等同的N FA，其中r 和s 都是正则表达式。可将

6、与rs 对应的N FA构造如下：3) 在各选项中选择 我们希望在与前面相同的假设下构造一个与r | s 相对应的N FA。如下进行： 4) 重复 我们需要构造与r *相对应的机器，现假设已有一台与r 相对应的机器。那么就如下进行：构造NFA的一个例子：例：根据Thompson 结构将正则表达式 a b | a 翻译为N FA。首先为正则表达式a 和b 分别构造机器：接着再为并置a b 构造机器：现在再为a 构造另一个机器复件，并利用它们组成a b | a 完整的N FA，如下图：将NFA转换成DFA（最小子集法）：- 闭包（ - c l o s u r e）是可由转换从某状态或某些状态达到的所

7、有状态集合，它总是包含状态本身子集构造相关题目：2.1，2.12，2.16四、提左因子和消除左递归1、在建立 LL(1)语法分析器的时候，提左因子和消除左递归的目的、原因 目的：提取左因子-避免程序回溯；消除左递归-消除无限循环 原因：当有公因子存在时，不能立即区分出文法规则右边的选择；当有左递归时，将导致一个无限循环。2、提左因子和消除左递归的算法描述消除左递归 伪代码 P119for i:=1 to m dofor j:=1 to i-1 doreplace each grammer rule choice of the form AiAj by the ruleAi1|2 |.| k,

8、where Aj1|2|.|k isthe current rule for Ajremove,if necessary,immediate left recursion involving Aia)把直接左递归改写为右递归 【简单直接左递归】设有文法产生式：AA|。其中 非空， 不以 A 打头。可写为：AAAA|一般情况下，假定关于 A 的产生式是【普遍的直接左递归】AA 1| A 2 | |A m| 1| 2 | n其中， i(1im)均不为空， j(1jn)均不以 A 打头。则消除直接左递归后改写为：A 1A| 2 A | nAA 1A | 2A | mA |例4.12：有文法 G(E)

9、：EE +T |TTT*F | FFi| (E)消除该文法的直接左递归。解：按转换规则,可得:ETEE+TE|TFT T*FT|Fi| (E)b)消除间接左递归 【一般的左递归，不带有 产生式且不带有循环的文法】对于间接左递归的消除需要先将间接左递归变为直接左递归，然后再按 a)清除左递归。例4.13：以文法 G6为例消除左递归：(1)AaB(2)ABb(3)BAc(4)Bd解：用产生式(1)，(2)的右部代替产生式(3)中的非终结 A 得到左部为 B 的产生式：(1)BaBc(2)BBbc(3)Bd消除左递归后得到：BaBcB |dBBbcB |再把原来其余的产生式 AaB,ABb 加入，最

10、终得到等价文法为:(1) AaB(2) ABb(3) B(aBc|d)B(4) BbcB|c)消除文法中一切左递归的算法设非终结符按某种规则排序为 A1，A 2，A n。For i=1 to n dobeginFor j=1 to i-1 dobegin若 Aj的所有产生式为：Aj 1| 2 | | n替换形如 Ai A j 的产生式为：Ai 1 | 2 | | nend消除 Ai中的一切直接左递归end提取左因子 伪代码 P122当两个或更多文法规则选择共享一个通用前缀时，需要提取左因子：A| 按如下规则提取左因子：AAA|5、first 集合 follow 集合 算法 伪代码 P126 P

11、131具体看书上的例子First 集合求法：1. 直接收取：对形如 Ua的产生式（其中 a 是终结符） ，把 a 收入到 First(U)中 2. 反复传送：对形入 UP的产生式（其中 P 是非终结符） ，应把 First(P)中的全部内容传送到 First(U)中。 Follow 集合求法：1. 直接收取：注意产生式右部的每一个形如“Ua”的组合，把 a 直接收入到Follow(U)中。 2直接收取：对形如“UP”(P 是非终结符) 的组合，把 First(P)除 直接收入到Follow(U)中。 3反复传送：对形如 PU 的产生式（其中 U 是非终结符） ，应把 Follow(P)中的全部

12、内容传送到 Follow(U)中。(或 PUB 且 First(B)包含 ，则把 First(B)除 直接收入到Follow(U)中，并把 Follow(P)中的全部内容传送到 Follow(U)中)6、写递归下降子程序伪代码 递归下降：将一个非终结符的文法规则看作将识别的一个过程的定义一个 if 语句（简化了的）文法规则是：if-stmt if (exp) statement|if (exp) statement else statement伪代码：procedure ifstmt；beginmatch （if） ；match （） ；exp；match （） ） ；statement；if

13、 token=else thenmatch（else） ；statement；end if；end ifstmt；给出基于 DFA 进行词法分析的表驱动的实现算法 p44state:=1;ch:=next input character;while not acceptstate and not error(state) donew state:=Tstate,ch；if advancestate,ch then ch:=next input chracter;State：=newstate；end while;if acceptstate then accpet;7、上下文无关文法 BNF

14、EBNF最左最右推导1、定义 ：上下文无关文法 G 是一个四元组 G = (N，T ，P，S)，其中 N 是非终结符的有限集合； T 是终结符或单词的有限集合，它与 N 不相交； P 是形如 A 的产生式的有限集合，其中 AN, V,V=TN S 是 N 中的区分符号，称为开始符号或句子符号。V 中的符号称为文法符号，包括终结符和非终结符。 2、Backus-Naur 符号（就是众所周知的 BNF 或 Backus-Naur Form）是描述语言的形式化的数学方法，由 John Backus (也许是 Peter Naur)开发，用于描述 Algol 60 编程语言的语法。3、EBNF（扩展的

15、 BNF）使用花括号 表示重复，方括号 .表示可选EBNF中注意重复和可选的表示方法，语法图【可视的表示EBNF规则的图形表示法】上下文无关文法说明程序设计语言的语法结构，利用了与正则表达式中极为类似的命名惯例和运算。二者的主要区别在于上下文无关文法的规则是递归的（recursive）最左推导（ leftmost derivation）是指它的每一步中最左的非终结符都要被替换的推导最右推导（ rightmost derivation）则是指它的每一步中最右的非终结符都要被替换的推导。最左推导和与其相关的分析树的内部节点的前序编号相对应；最右推导则和后序编号相对应最右推导的一个例子：文法规则：exp exp op exp | (e x p) | n u m b e rop + | - | *分析树与抽象语法树有什么不同？ 对一个串按照某种文法进行推导的过程，可以用一颗树表示出来，这棵树就是分析树。分析树是表示记号串结构的一种十分有用的方法。抽象语法树是真正的源代码记号序列的抽象表示，包含了转换所需