Ⅰ 如何通俗易懂地解释编译原理中语法分析的过程
分成词法分析,语法分析(LL算法,递归下降算法,LR算法),语义分析,运行时环境,中间代码,代码生成,代码优化这些部分。其实现在很多编译原理的教材都是按照85,86出版的那本龙书来安排教学内容的,所以那本龙书的内容格式几乎成了现在编译原理教材的定式,包括国内的教材也是如此。一般来说,大学里面的本科教学是不可能把上面的所有部分都认真讲完的,而是比较偏重于前面几个部分。像代码优化那部分东西,就像个无底洞一样,如果要认真讲,就是单独开一个学期的课也不可能讲得清楚。所以,一般对于本科生,对词法分析和语法分析掌握要求就相对要高一点了。
词法分析相对来说比较简单。可能是词法分析程序本身实现起来很简单吧,很多没有学过编译原理的人也同样可以写出各种各样的词法分析程序。不过编译原理在讲解词法分析的时候,重点把正则表达式和自动机原理加了进来,然后以一种十分标准的方式来讲解词法分析程序的产生。这样的做法道理很明显,就是要让词法分析从程序上升到理论的地步。
语法分析部分就比较麻烦一点了。现在一般有两种语法分析算法,LL自顶向下算法和LR自底向上算法。LL算法还好说,到了LR算法的时候,困难就来了。很多自学编译原理的都是遇到LR算法的理解成问题后就放弃了自学。其实这些东西都是只要大家理解就可以了,又不是像词法分析那样非得自己写出来才算真正的会。像LR算法的语法分析器,一般都是用工具Yacc来生成,实践中完全没有比较自己来实现。对于LL算法中特殊的递归下降算法,因为其实践十分简单,那么就应该要求每个学生都能自己写。当然,现在也有不少好的LL算法的语法分析器,不过要是换在非C平台,比如Java,Delphi,你不能运用YACC工具了,那么你就只有自己来写语法分析器。
Ⅱ 如何通俗易懂地解释编译原理中语法分析的过程
分成词法分析,语法分析(LL算法,递归下降算法,LR算法),语义分析,运行时环境,中间代码,代码生成,代码优化这些部分。其实现在很多编译原理的教材都是按照85,86出版的那本龙书来安排教学内容的,所以那本龙书的内容格式几乎成了现在编译原理教材的定式,包括国内的教材也是如此。一般来说,大学里面的本科教学是不可能把上面的所有部分都认真讲完的,而是比较偏重于前面几个部分。像代码优化那部分东西,就像个无底洞一样,如果要认真讲,就是单独开一个学期的课也不可能讲得清楚。所以,一般对于本科生,对词法分析和语法分析掌握要求就相对要高一点了。
词法分析相对来说比较简单。可能是词法分析程序本身实现起来很简单吧,很多没有学过编译原理的人也同样可以写出各种各样的词法分析程序。不过编译原理在讲解词法分析的时候,重点把正则表达式和自动机原理加了进来,然后以一种十分标准的方式来讲解词法分析程序的产生。这样的做法道理很明显,就是要让词法分析从程序上升到理论的地步。
语法分析部分就比较麻烦一点了。现在一般有两种语法分析算法,LL自顶向下算法和LR自底向上算法。LL算法还好说,到了LR算法的时候,困难就来了。很多自学编译原理的都是遇到LR算法的理解成问题后就放弃了自学。其实这些东西都是只要大家理解就可以了,又不是像词法分析那样非得自己写出来才算真正的会。像LR算法的语法分析器,一般都是用工具Yacc来生成,实践中完全没有比较自己来实现。对于LL算法中特殊的递归下降算法,因为其实践十分简单,那么就应该要求每个学生都能自己写。当然,现在也有不少好的LL算法的语法分析器,不过要是换在非C平台,比如Java,Delphi,你不能运用YACC工具了,那么你就只有自己来写语法分析器。
Ⅲ 编译原理题目
习题一、单项选择题
1、将编译程序分成若干个“遍”是为了 。
a.提高程序的执行效率
b.使程序的结构更加清晰
c.利用有限的机器内存并提高机器的执行效率
d.利用有限的机器内存但降低了机器的执行效率
2、构造编译程序应掌握 。
a.源程序 b.目标语言
c.编译方法 d.以上三项都是
3、变量应当 。
a.持有左值 b.持有右值
c.既持有左值又持有右值 d.既不持有左值也不持有右值
4、编译程序绝大多数时间花在 上。
a.出错处理 b.词法分析
c.目标代码生成 d.管理表格
5、 不可能是目标代码。
a.汇编指令代码 b.可重定位指令代码
c.绝对指令代码 d.中间代码
6、使用 可以定义一个程序的意义。
a.语义规则 b.词法规则
c.产生规则 d.词法规则
7、词法分析器的输入是 。
a.单词符号串 b.源程序
c.语法单位 d.目标程序
8、中间代码生成时所遵循的是- 。
a.语法规则 b.词法规则
c.语义规则 d.等价变换规则
9、编译程序是对 。
a.汇编程序的翻译 b.高级语言程序的解释执行
c.机器语言的执行 d.高级语言的翻译
10、语法分析应遵循 。
a.语义规则 b.语法规则
c.构词规则 d.等价变换规则
解答
1、将编译程序分成若干个“遍”是为了使编译程序的结构更加清晰,故选b。
2、构造编译程序应掌握源程序、目标语言及编译方法等三方面的知识,故选d。
3、对编译而言,变量既持有左值又持有右值,故选c。
4、编译程序打交道最多的就是各种表格,因此选d。
5、目标代码包括汇编指令代码、可重定位指令代码和绝对指令代码3种,因此不是目标代码的只能选d。
6、词法分析遵循的是构词规则,语法分析遵循的是语法规则,中间代码生成遵循的是语义规则,并且语义规则可以定义一个程序的意义。因此选a。
7、b 8、c 9、d 10、c
二、多项选择题
1、编译程序各阶段的工作都涉及到 。
a.语法分析 b.表格管理 c.出错处理
d.语义分析 e.词法分析
2、编译程序工作时,通常有 阶段。
a.词法分析 b.语法分析 c.中间代码生成
d.语义检查 e.目标代码生成
解答
1.b、c 2. a、b、c、e
三、填空题
1、解释程序和编译程序的区别在于 。
2、编译过程通常可分为5个阶段,分别是 、语法分析 、代码优化和目标代码生成。 3、编译程序工作过程中,第一段输入是 ,最后阶段的输出为 程序。
4、编译程序是指将 程序翻译成 程序的程序。 解答
是否生成目标程序 2、词法分析 中间代码生成 3、源程序 目标代码生成 4、源程序 目标语言
一、单项选择题
1、文法G:S→xSx|y所识别的语言是 。
a. xyx b. (xyx)* c. xnyxn(n≥0) d. x*yx*
2、文法G描述的语言L(G)是指 。
a. L(G)={α|S+ ⇒α , α∈VT*} b. L(G)={α|S*⇒α, α∈VT*}
c. L(G)={α|S*⇒α,α∈(VT∪VN*)} d. L(G)={α|S+ ⇒α, α∈(VT∪VN*)}
3、有限状态自动机能识别 。
a. 上下文无关文法 b. 上下文有关文法
c.正规文法 d. 短语文法
4、设G为算符优先文法,G的任意终结符对a、b有以下关系成立 。
a. 若f(a)>g(b),则a>b b.若f(a)<g(b),则a<b
c. a~b都不一定成立 d. a~b一定成立
5、如果文法G是无二义的,则它的任何句子α 。
a. 最左推导和最右推导对应的语法树必定相同
b. 最左推导和最右推导对应的语法树可能不同
c. 最左推导和最右推导必定相同
d. 可能存在两个不同的最左推导,但它们对应的语法树相同
6、由文法的开始符经0步或多步推导产生的文法符号序列是 。
a. 短语 b.句柄 c. 句型 d. 句子
7、文法G:E→E+T|T
T→T*P|P
P→(E)|I
则句型P+T+i的句柄和最左素短语为 。
a.P+T和i b. P和P+T c. i和P+T+i d.P和T
8、设文法为:S→SA|A
A→a|b
则对句子aba,下面 是规范推导。
a. SÞSAÞSAAÞAAAÞaAAÞabAÞaba
b. SÞSAÞSAAÞAAAÞAAaÞAbaÞaba
c. SÞSAÞSAAÞSAaÞSbaÞAbaÞaba
d. SÞSAÞSaÞSAaÞSbaÞAbaÞaba
9、文法G:S→b|∧(T)
T→T,S|S
则FIRSTVT(T) 。
a. {b,∧,(} b. {b,∧,)} c.{b,∧,(,,} d.{b,∧,),,}
10、产生正规语言的文法为 。
a. 0型 b. 1型 c. 2型 d. 3型
11、采用自上而下分析,必须 。
a. 消除左递归 b. 消除右递归 c. 消除回溯 d. 提取公共左因子
12、在规范归约中,用 来刻画可归约串。
a. 直接短语 b. 句柄 c. 最左素短语 d. 素短语
13、有文法G:E→E*T|T
T→T+i|i
句子1+2*8+6按该文法G归约,其值为 。
a. 23 B. 42 c. 30 d. 17
14、规范归约指 。
a. 最左推导的逆过程 b. 最右推导的逆过程
c. 规范推导 d. 最左归约的逆过程
[解答]
1、选c。
2、选a。
3、选c。
4、虽然a与b没有优先关系,但构造优先函数后,a与b就一定存在优先关系了。所以,由f(a)>g)(b)或f(a)<g(b)并不能判定原来的a与b之间是否存在优先关系:故选c。
5、如果文法G无二义性,则最左推导是先生长右边的枝叶:对于d,如果有两个不同的是了左推导,则必然有二义性。故选a。
6、选c。
7、由图2-8-1的语法树和优先关系可以看出应选b。
8、规范推导是最左推导,故选d。
9、由T→T,…和T→(… 得FIRSTVT(T))={(,,)};
由T→S得FIRSTVT(S)⊂FIRSTVT(T),而FIRSTVT(S)={b,∧,(};即
FIRSTVT(T)={b,∧,(,,}; 因此选c。
10、d 11、c 12、b 13、b 14、b
二、多项选择题
1、下面哪些说法是错误的 。
a. 有向图是一个状态转换图 b. 状态转换图是一个有向图
c.有向图是一个DFA d.DFA可以用状态转换图表示
2、对无二义性文法来说,一棵语法树往往代表了 。
a. 多种推导过程 b. 多种最左推导过程 c.一种最左推导过程
d.仅一种推导过程 e.一种最左推导过程
3、如果文法G存在一个句子,满足下列条件 之一时,则称该文法是二义文法。
a. 该句子的最左推导与最右推导相同
b. 该句子有两个不同的最左推导
c. 该句子有两棵不同的最右推导
d. 该句子有两棵不同的语法树
e.该句子的语法树只有一个
4、有一文法G:S→AB
A→aAb|ε
B→cBd|ε
它不产生下面 集合。
a. {anbmcndm|n,m≥0} b. {anbncmdm|n,m>0}
c. {anbmcmdn|n,m≥0} d. {anbncmdm|n,m≥0}
e. {anbncndn|n≥0}
5、自下而上的语法分析中,应从 开始分析。
a. 句型 b. 句子 c. 以单词为单位的程序
d. 文法的开始符 e. 句柄
6、对正规文法描述的语言,以下 有能力描述它。
a.0型文法 b.1型文法 c.上下文无关文法 d.右线性文法 e.左线性文法
解答 1、e、a、c 2、a、c、e 3、b、c、d 4、a、c 5、b、c 6、a、b、c、d、e
三、填空题
1、文法中的终结符和非终结符的交集是 。词法分析器交给语法分析器的文法符号一定是 ,它一定只出现在产生式的 部。
2、最左推导是指每次都对句型中的 非终结符进行扩展。
3、在语法分析中,最常见的两种方法一定是 分析法,另一是 分析法。
4、采用 语法分析时,必须消除文法的左递归。
5、 树代表推导过程, 树代表归约过程。
6、自下而上分析法采用 、归约、错误处理、 等四种操作。
7、Chomsky把文法分为 种类型,编译器构造中采用 和 文法,它们分别产生 和 语言,并分别用 和 自动机识别所产生的语言。
解答 1、空集 终结符 右
2、最左
3、自上而上 自下而上
4、自上而上
5、语法 分析
6、移进 接受
7、4 2 型 3型 上下文无关语言 正规语言 下推自动机 有限
四、判断题
1、文法 S→aS|bR|ε描述的语言是(a|bc)* ( )
R→cS
2、在自下而上的语法分析中,语法树与分析树一定相同。 ( )
3、二义文法不是上下文无关文法。 ( )
4、语法分析时必须先消除文法中的左递归。 ( )
5、规范归约和规范推导是互逆的两个过程。 ( )
6、一个文法所有句型的集合形成该文法所能接受的语言。 ( )
解答 1、对 2、错 3、错 4、错 5、错 6、错
五、简答题
1、句柄 2、素短语 3、语法树 4、归约 5、推导
[解答]
1、句柄:一个句型的最左直接短语称为该句型的句柄。
2、素短语:至少含有一个终结符的素短语,并且除它自身之外不再含任何更小的素短语。
3、语法树:满足下面4个条件的树称之为文法G[S]的一棵语法树。
①每一终结均有一标记,此标记为VN∪VT中的一个符号;
②树的根结点以文法G[S]的开始符S标记;
③若一结点至少有一个直接后继,则此结点上的标记为VN中的一个符号;
④若一个以A为标记的结点有K个直接后继,且按从左至右的顺序,这些结点的标记分别为X1,X2,…,XK,则A→X1,X2,…,XK,必然是G的一个产生式。
4、归约:我们称αγβ直接归约出αAβ,仅当A→γ 是一个产生式,且α、β∈(VN∪VT)*。归约过程就是从输入串开始,反复用产生式右部的符号替换成产生式左部符号,直至文法开始符。
5、推导:我们称αAβ直接推出αγβ,即αAβÞαγβ,仅当A→ γ 是一个产生式,且α、β∈(VN∪VT)*。如果α1Þα2Þ…Þαn,则我们称这个序列是从α1至α2的一个推导。若存在一个从α1αn的推导,则称α1可推导出αn。推导是归约的逆过程。
六、问答题
1、给出上下文无关文法的定义。
[解答]
一个上下文无关文法G是一个四元式(VT,VN,S, P),其中:
●VT是一个非空有限集,它的每个元素称为终结符号;
●VN是一个非空有限集,它的每个元素称为非终结符号,VT∩VN=Φ;
●S是一个非终结符号,称为开始符号;
●P是一个产生式集合(有限),每个产生式的形式是P→α,其中,P∈VN,
α∈(VT∪VN)*。开始符号S至少必须在某个产生式的左部出现一次。
2、文法G[S]:
S→aSPQ|abQ
QP→PQ
bP→bb
bQ→bc
cQ→cc
(1)它是Chomsky哪一型文法?
(2)它生成的语言是什么?
[解答]
(1)由于产生式左部存在终结符号,且所有产生式左部符号的长度均小于等于产生式右部的符号长度,所以文法G[S]是Chomsky1型文法,即上下文有关文法。
(2)按产生式出现的顺序规定优先级由高到低(否则无法推出句子),我们可以得到:
SÞabQÞabc
SÞaSPQÞaabQPQÞaabPQQÞaabbQQÞaabbcQÞaabbcc
SÞaSPQÞaaSPQPQÞaaabQPQPQÞaaabPQQPQÞaaabPQPQQÞaaaPPQQQÞ
aaabbPqqqÞaaabbQQQÞaaabbbcQQÞaaabbbccQÞaaabbbccc
……
于是得到文法G[S]生成的语言L={anbncn|n≥1}
3、按指定类型,给出语言的文法。
L={aibj|j>i≥1}的上下文无关文法。
【解答】
(1)由L={aibj|j>i≥1}知,所求该语言对应的上下文无关文法首先应有S→aSb型产生式,以保证b的个数不少于a的个数;其次,还需有S→Sb或S→bS型的产生式,用以保证b的个数多于a的个数;也即所求上下文无关文法G[S]为:
G[S]:S→aSb|Sb|b
4、有文法G:S→aAcB|Bd
A→AaB|c
B→bScA|b
(1)试求句型aAaBcbbdcc和aAcbBdcc的句柄;
(2)写出句子acabcbbdcc的最左推导过程。
【解答】(1)分别画出对应两句型的语法树,如图2-8-2所示
句柄:AaB Bd
图2-8-2 语法树
(2)句子acabcbbdcc的最左推导如下:
SÞaAcBÞaAaBcBÞacaBcBÞacabcBÞacabcbScAÞacabcbBdcA
ÞacabcbbdcAÞacabcbbdcc
5、对于文法G[S]:
S→(L)|aS|a L→L, S|S
(1)画出句型(S,(a))的语法树。(2)写出上述句型的所有短语、直接短语、句柄和素短语。
【解答】
(1)句型(S,(a))的语法树如图2-8-3所示
(2)由图2-8-3可知:
①短语:S、a、(a)、S,(a)、(S,(a));
②直接短语:a、S;
③句柄:S;
④素短语:素短语可由图2-8-3中相邻终结符之间的优先关系求得,即;
因此素短语为a。
6、考虑文法G[T]:
T→T*F|F
F→F↑P|P
P→(T)|i
证明T*P↑(T*F)是该文法的一个句型,并指出直接短语和句柄。
【解答】
首先构造T*P↑(T*F)的语法树如图2-8-4所示。
由图2-8-4可知,T*P↑(T*F)是文法G[T]的一个句型。
直接短语有两个,即P和T*F;句柄为P。
一、单项选择题
1、词法分析所依据的是 。
a. 语义规则 b. 构词规则 c. 语法规则 d. 等价变换规则
2、词法分析器的输出结果是 。
a. 单词的种别编码 b. 单词在符号表中的位置
c. 单词的种别编码和自身值 d. 单词自身值
3、正规式M1和M2等价是指 。
a. M1和M2的状态数相等 b. M1和M2的有向弧条数相等
c. M1和M2所识别的语言集相等 d. M1和M2状态数和有向弧条数相等
4、状态转换图(见图3-6-1)接受的字集为 。
a. 以 0开头的二进制数组成的集合 b. 以0结尾的二进制数组成的集合
c. 含奇数个0的二进制数组成的集合 d. 含偶数个0的二进制数组成的集合
5、词法分析器作为独立的阶段使整个编译程序结构更加简洁、明确,因此, 。
a. 词法分析器应作为独立的一遍 b. 词法分析器作为子程序较好
c. 词法分析器分解为多个过程,由语法分析器选择使用 d. 词法分析器并不作为一个独立的阶段
解答 1、b 2、c 3、c 4、d 5、b
二、多项选择题
1、在词法分析中,能识别出 。
a. 基本字 b. 四元式 c. 运算符
d. 逆波兰式 e. 常数
2、令∑={a,b},则∑上所有以b开头,后跟若干个ab的字的全体对应的正规式为 。
a. b(ab)* b. b(ab)+ c.(ba)*b
d. (ba)+b e. b(a|b)
解答 1、a、c、e 2、a、b、d
三、填空题
1、确定有限自动机DFA是 的一个特例。
2、若二个正规式所表示的 相同,则认为二者是等价的。
3、一个字集是正规的,当且仅当它可由 所 。
解答 1、NFA 2、正规集 3、DFA(NFA)所识别
四、判断题
1、一个有限状态自动机中,有且仅有一个唯一终态。 ( )
2、设r和s分别是正规式,则有L(r|s)=L(r)|L(s)。 ( )
3、自动机M和M′的状态数不同,则二者必不等价。 ( )
4、确定的自动机以及不确定的自动机都能正确地识别正规集。 ( )
5、对任意一个右线性文法G,都存在一个NFA M,满足L(G)=L(M)。 ( )
6、对任意一个右线性文法G,都存在一个DFA M,满足L(G)=L(M)。 ( )
7、对任何正规表达式e,都存在一个NFA M,满足L(G)=L(e)。 ( )
8、对任何正规表达式e,都存在一个DFA M,满足L(G)=L(e)。 ( )
解答 1 、2、3、错 4、5、6、7、8、正确
五、基本题
1、设M=({x,y}, {a,b}, f,x,{y})为一非确定的有限自动机,其中f定义如下:
f(x,a)={x,y} f(x,b)={y}
f(y,a)=φ f(y,b)={x,y}
试构造相应的确定有限自动机M′。
解答:对照自动机的定义M=(S,Σ,f,S0,Z),由f的定义可知f(x,a)、f(y,b)均为多值函数,所以是一非确定有限自动机,先画出NFA M相应的状态图,如图3-6-2所示。
用子集法构造状态转换矩阵表3-6-3所示。
I Ia Ib
{x} {x,y} {y}
{y} — {x,y}
{x,y} {x,y} {x,y}
将转换矩阵中的所有子集重新命名而形成表3-6-4所示的状态转换矩阵。
表3-6-4 状态转换矩阵
a b
0 2 1
1 — 2
2 2 2
即得到M′=({0,1,2}, {a,b}, f,0, {1,2}),其状态转换图如图3-6-5所示。
将图3-6-5的DFA M′最小化。首先,将M′的状态分成终态组{1,2}与非终态组{0};其次,考察{1,2}。由于{1,2}a={1,2}b={2}⊂{1,2},所以不再将其划分了,也即整个划分只有两组{0},{1,2}:令状态1代表{1,2},即把原来到达2的弧都导向1,并删除状态2。最后,得到如图3-6-6所示化简DFA M′。
2、对给定正规式b*(d|ad)(b|ab)+,构造其NFA M;
解答:首先用A+=AA*改造正规式得:b*(d|ad)(b|ab)(b|ab)*;其次,构造该正规式的NFA M,如图3-6-7所示。
求采纳为满意回答。
Ⅳ 编译原理-LL1文法详细讲解
我们知道2型文法( CFG ),它的每个产生式类型都是 α→β ,其中 α ∈ VN , β ∈ (VN∪VT)*。
例如, 一个表达式的文法:
最终推导出 id + (id + id) 的句子,那么它的推导过程就会构成一颗树,即 CFG 分析树:
从分析树可以看出,我们从文法开始符号起,不断地利用产生式的右部替换产生式左部的非终结符,最终推导出我们想要的句子。这种方式我们称为自顶向下分析法。
从文法开始符号起,不断用非终结符的候选式(即产生式)替换当前句型中的非终结符,最终得到相应的句子。
在每一步推导过程中,我们需要做两个选择:
因为一个句型中,可能存在多个非终结符,我们就不确定选择那一个非终结符进行替换。
对于这种情况,我们就需要做强制规定,每次都选择句型中第一个非终结符进行替换(或者每次都选择句型中最后一个非终结符进行替换)。
自顶向下的语法分析采用最左推导方式,即总是选择每个句型的最左非终结符进行替换。
最终的结果是要推导出一个特定句子(例如 id + (id + id) )。
我们将特定句子看成一个输入字符串,而每一个非终结符对应一个处理方法,这个处理方法用来匹配输入字符串的部分,算法如下:
方法解析:
这种方式称为递归下降分析( Recursive-Descent Parsing ):
当选择的候选式不正确,就需要回溯( backtracking ),重新选择候选式,进行下一次尝试匹配。因为要不断的回溯,导致分析效率比较低。
这种方式叫做预测分析( Predictive Parsing ):
要实现预测分析,我们必须保证从文法开始符号起,每一个推导过程中,当前句型最左非终结符 A 对于当前输入字符 a ,只能得到唯一的 A 候选式。
根据上面的解决方法,我们首先想到,如果非终结符 A 的候选式只有一个以终结符 a 开头候选式不就行了么。
进而我们可以得出,如果一个非终结符 A ,它的候选式都是以终结符开头,并且这些终结符都各不相同,那么本身就符合预测分析了。
这就是S_文法,满足下面两个条件:
例子:
这就是一个典型的S_文法,它的每一个非终结符遇到任一终结符得到候选式是确定的。如 S -> aA | bAB , 只有遇到终结符 a 和 b 的时候,才能返回 S 的候选式,遇到其他终结符时,直接报错,匹配不成功。
虽然S_文法可以实现预测分析,但是从它的定义上看,S_文法不支持空产生式(ε产生式),极大地限制了它的应用。
什么是空产生式(ε产生式)?
例子
这里 A 有了空产生式,那么 S 的产生式组 S -> aA | bAB ,就可以是 a | bB ,这样 a , bb , bc 就变成这个文法 G 的新句子了。
根据预测分析的定义,非终结符对于任一终结符得到的产生式是确定的,要么能获取唯一的产生式,要么不匹配直接报错。
那么空产生式何时被选择呢?
由此可以引入非终结符 A 的后继符号集的概念:
定义: 由文法 G 推导出来的所有句型,可以出现在非终结符 A 后边的终结符 a 的集合,就是这个非终结符 A 的后继符号集,记为 FOLLOW(A) 。
因此对于 A -> ε 空产生式,只要遇到非终结符 A 的后继符号集中的字符,可以选择这个空产生式。
那么对于 A -> a 这样的产生式,只要遇到终结符 a 就可以选择了。
由此我们引入的产生式可选集概念:
定义: 在进行推导时,选用非终结符 A 一个产生式 A→β 对应的输入符号的集合,记为 SELECT(A→β)
因为预测分析要求非终结符 A 对于输入字符 a ,只能得到唯一的 A 候选式。
那么对于一个文法 G 的所有产生式组,要求有相同左部的产生式,它们的可选集不相交。
在 S_文法基础上,我们允许有空产生式,但是要做限制:
将上面例子中的文法改造:
但是q_文法的产生式不能是非终结符打头,这就限制了其应用,因此引入LL(1)文法。
LL(1)文法允许产生式的右部首字符是非终结符,那么怎么得到这个产生式可选集。
我们知道对于产生式:
定义: 给定一个文法符号串 α , α 的 串首终结符集 FIRST(α) 被定义为可以从 α 推导出的所有串首终结符构成的集合。
定义已经了解清楚了,那么该如何求呢?
例如一个文法符号串 BCDe , 其中 B C D 都是非终结符, e 是终结符。
因此对于一个文法符号串 X1X2 … Xn ,求解 串首终结符集 FIRST(X1X2 … Xn) 算法:
但是这里有一个关键点,如何求非终结符的串首终结符集?
因此对于一个非终结符 A , 求解 串首终结符集 FIRST(A) 算法:
这里大家可能有个疑惑,怎么能将 FIRST(Bβ) 添加到 FIRST(A) 中,如果问文法符号串 Bβ 中包含非终结符 A ,就产生了循环调用的情况,该怎么办?
对于 串首终结符集 ,我想大家疑惑的点就是,串首终结符集到底是针对 文法符号串 的,还是针对 非终结符 的,这个容易弄混。
其实我们应该知道, 非终结符 本身就属于一个特殊的 文法符号串 。
而求解 文法符号串 的串首终结符集,其实就是要知道文法符号串中每个字符的串首终结符集:
上面章节我们知道了,对于非终结符 A 的 后继符号集 :
就是由文法 G 推导出来的所有句型,可以出现在非终结符 A 后边的终结符的集合,记为 FOLLOW(A) 。
仔细想一下,什么样的终结符可以出现在非终结符 A 后面,应该是在产生式中就位于 A 后面的终结符。例如 S -> Aa ,那么终结符 a 肯定属于 FOLLOW(A) 。
因此求非终结符 A 的 后继符号集 算法:
如果非终结符 A 是产生式结尾,那么说明这个产生式左部非终结符后面能出现的终结符,也都可以出现在非终结符 A 后面。
我们可以求出 LL(1) 文法中每个产生式可选集:
根据产生式可选集,我们可以构建一个预测分析表,表中的每一行都是一个非终结符,表中的每一列都是一个终结符,包括结束符号 $ ,而表中的值就是产生式。
这样进行语法推导的时候,非终结符遇到当前输入字符,就可以从预测分析表中获取对应的产生式了。
有了预测分析表,我们就可以进行预测分析了,具体流程:
可以这么理解:
我们知道要实现预测分析,要求相同左部的产生式,它们的可选集是不相交。
但是有的文法结构不符合这个要求,要进行改造。
如果相同左部的多个产生式有共同前缀,那么它们的可选集必然相交。
例如:
那么如何进行改造呢?
其实很简单,进行如下转换:
如此文法的相同左部的产生式,它们的可选集是不相交,符合现预测分析。
这种改造方法称为 提取公因子算法 。
当我们自顶向下的语法分析时,就需要采用最左推导方式。
而这个时候,如果产生式左部和产生式右部首字符一样(即A→Aα),那么推导就可能陷入无限循环。
例如:
因此对于:
文法中不能包含这两种形式,不然最左推导就没办法进行。
例如:
它能够推导出如下:
你会惊奇的发现,它能推导出 b 和 (a)* (即由 0 个 a 或者无数个 a 生成的文法符号串)。其实就可以改造成:
因此消除 直接左递归 算法的一般形式:
例如:
消除间接左递归的方法就是直接带入消除,即
消除间接左递归算法:
这个算法看起来描述很多,其实理解起来很简单:
思考 : 我们通过 Ai -> Ajβ 来判断是不是间接左递归,那如果有产生式 Ai -> BAjβ 且 B -> ε ,那么它是不是间接左递归呢?
间接地我们可以推出如果一个产生式 Ai -> αAjβ 且 FIRST(α) 包括空串ε,那么这个产生式是不是间接左递归。
Ⅳ C语言编译原理是什么
编译共分为四个阶段:预处理阶段、编译阶段、汇编阶段、链接阶段。
1、预处理阶段:
主要工作是将头文件插入到所写的代码中,生成扩展名为“.i”的文件替换原来的扩展名为“.c”的文件,但是原来的文件仍然保留,只是执行过程中的实际文件发生了改变。(这里所说的替换并不是指原来的文件被删除)
2、汇编阶段:
插入汇编语言程序,将代码翻译成汇编语言。编译器首先要检查代码的规范性、是否有语法错误等,以确定代码的实际要做的工作,在检查无误后,编译器把代码翻译成汇编语言,同时将扩展名为“.i”的文件翻译成扩展名为“.s”的文件。
3、编译阶段:
将汇编语言翻译成机器语言指令,并将指令打包封存成可重定位目标程序的格式,将扩展名为“.s”的文件翻译成扩展名为“.o”的二进制文件。
4、链接阶段:
在示例代码中,改代码文件调用了标准库中printf函数。而printf函数的实际存储位置是一个单独编译的目标文件(编译的结果也是扩展名为“.o”的文件),所以此时主函数调用的时候,需要将该文件(即printf函数所在的编译文件)与hello world文件整合到一起,此时链接器就可以大显神通了,将两个文件合并后生成一个可执行目标文件。
Ⅵ 编译原理语法分析有哪几种方法
语法分析有自上而下和自下而上两种分析方法
其中
自上而下:递归下降,LL(1)
自下而上:LR(0),SLR(1),LR(1),LALR(1)
Ⅶ 编译原理词法分析
编译的词法分析,一般是先画一个状态转换图,一般是有多少分支,就有多少if语句,分支里面再分(可能有循环语句)。注意记住词的类别和词的字符串,请以以下代码为例,理会一下词法分析的大致过程。
while(s[i]!='#')
{
while(s[i]==' '||s[i]=='\t'||s[i]=='\n')
{
if(s[i]=='\n')
line++;
i++;
}
if(s[i]=='#')
break;
j=i;
if(s[i]>='a'&&s[i]<='z'||s[i]>='A'&&s[i]<='Z')
{
i++;
while(s[i]>='a'&&s[i]<='z'||s[i]>='A'&&s[i]<='Z'||s[i]>='0'&&s[i]<='9')
i++;
if((i-j)==2&&s[j]=='i'&&s[j+1]=='f')
{
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,"if");
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=4;
dancigeshu++;
}
else if((i-j)==3&&s[j]=='i'&&s[j+1]=='n'&&s[j+2]=='t')
{
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,"int");
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=2;
dancigeshu++;
}
else if((i-j)==3&&s[j]=='f'&&s[j+1]=='o'&&s[j+2]=='r')
{
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,"for");
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=6;
dancigeshu++;
}
else if((i-j)==4&&s[j]=='m'&&s[j+1]=='a'&&s[j+2]=='i'&&s[j+3]=='n')
{
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,"main");
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=1;
dancigeshu++;
}
else if ((i-j)==4&&s[j]=='c'&&s[j+1]=='h'&&s[j+2]=='a'&&s[j+3]=='r')
{
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,"char");
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=3;
dancigeshu++;
}
else if ((i-j)==4&&s[j]=='e'&&s[j+1]=='l'&&s[j+2]=='s'&&s[j+3]=='e')
{
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,"else");
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=5;
dancigeshu++;
}
else if ((i-j)==5&&s[j]=='w'&&s[j+1]=='h'&&s[j+2]=='i'&&s[j+3]=='l'&&s[j+4]=='e')
{
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,"while");
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=7;
dancigeshu++;
}
else{
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=10;
count=0;
while(j<i)
{
dancishuzu[dancigeshu].name[count++]=s[j];
j++;
}
dancishuzu[dancigeshu].name[count]='\0';
dancigeshu++;
}
}
else if(s[i]>='0'&&s[i]<='9')
{
while(s[i]>='0'&&s[i]<='9')
i++;
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=11;
count=0;
while(j<i)
{
dancishuzu[dancigeshu].name[count++]=s[j];
j++;
}
dancishuzu[dancigeshu].name[count]='\0';
dancigeshu++;
}
else if(s[i]=='=')
{
if(s[i+1]=='=')
{
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=30;
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,"==");
dancigeshu++;
i+=2;
}
else
{
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=12;
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,"=");
dancigeshu++;
i++;
}
}
else if(s[i]=='+')
{
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=13;
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,"+");
dancigeshu++;
i++;
}
else if(s[i]=='-')
{
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=14;
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,"-");
dancigeshu++;
i++;
}
else if(s[i]=='*')
{
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=15;
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,"*");
dancigeshu++;
i++;
}
else if(s[i]=='/')
{
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=16;
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,"/");
dancigeshu++;
i++;
}
else if(s[i]=='(')
{
i++;
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=17;
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,"(");
dancigeshu++;
}
else if(s[i]==')')
{
i++;
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=18;
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,")");
dancigeshu++;
}
else if(s[i]=='[')
{
i++;
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=19;
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,"[");
dancigeshu++;
}
else if(s[i]==']')
{
i++;
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=20;
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,"]");
dancigeshu++;
}
else if(s[i]=='{')
{
i++;
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=21;
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,"{");
dancigeshu++;
}
else if(s[i]=='}')
{
i++;
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=22;
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,"}");
dancigeshu++;
}
else if(s[i]==',')
{
i++;
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=23;
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,",");
dancigeshu++;
}
else if(s[i]==':')
{
i++;
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=24;
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,":");
dancigeshu++;
}
else if(s[i]==';')
{
i++;
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=25;
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,";");
dancigeshu++;
}
else if(s[i]=='>')
{
if(s[i+1]=='=')
{
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=28;
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,">=");
dancigeshu++;
i+=2;
}
else
{
i++;
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=26;
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,">");
dancigeshu++;
}
}
else if(s[i]=='<')
{
if(s[i+1]=='=')
{
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=29;
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,"<=");
dancigeshu++;
i+=2;
}
else
{
i++;
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=27;
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,"<");
dancigeshu++;
}
}
else if(s[i]=='!'&&s[i+1]=='=')
{
dancishuzu[dancigeshu].bianhao=31;
strcpy(dancishuzu[dancigeshu].name,"!=");
dancigeshu++;
i+=2;
}
else
{
printf("\nline:%derror!",line);
i++;
return;
}
}
Ⅷ 编译原理笔记9:语法分析树、语法树、二义性的消除
语法分析树和语法树不是一种东西 。习惯上,我们把前者叫做“具体语法树”,其能够体现推导的过程;后者叫做“抽象语法树”,其不体现过程,只关心最后的结果。
语法分析树是语言推导过程的图形化表示方法。这种表示方法反映了语言的实质以及语言的推导过程。
定义:对于 CFG G 的句型,分析树被定义为具有下述性质的一棵树:
推导,有最左推导和最右推导,这两种推导方式在推导过程中的分析树可能不同,但因最终得到的句子是相同的,所以最终的分析树是一样的。
分析树能反映句型的推导过程,也能反映句型的结构。然而实际上,我们往往不关心推导的过程,而只关心推导的结果。因此,我们要对 分析树 进行改造,得到 语法树 。语法树中全是终结符,没有非终结符。而且语法树中没有括号
定义:
说白了,语法树这玩意,就一句话: 叶子全是操作数,内部全是操作符 ,树里没有非终结符也不能有括号。
语法树要表达的东西,是操作符(运算)作用于操作数(运算对象)
举俩例子吧:
【例】: -(id+id) 的语法树:
【例】:-id+id 的语法树:
显然,我们从上面这两个语法树中,直接就能观察出来它们的运算顺序。
【例】:句型 if C then s1 else s2
二义性问题:一个句子可能对应多于一棵语法树。
【例】: 设文法 G: E → E+E | E*E | (E) | -E | id
则,句子 id+id*id、id+id+id 可能的分析树有:
在该例中,虽然 id+id+id 的 “+” 的结合性无论左右都不会影响结果。但万一,万一“+”的含义变成了“减法”,那么左结合和右结合就会引起很大的问题了。
我们在这里讲的“二义性”的“义”并非语义——我们现在在学习的内容是“语法分析器”,尚未到需要研究语言背后含义的阶段。
我们现在讲的“二义性”指的是一个句子对应多种分析树。
二义性的体现,是文法对同一句子有不止一棵分析树。这种问题由【句子产生过程中的某些推导有多于一种选择】引起。悬空 else 问题就可以很好地体现这种【超过一种选择】带来的二义性问题,示例如下。
看下面这么个例子。。
(其实,我感觉这个其实比较像是“说话大喘气”带来的理解歧义问题。。。)上面的产生式中并没体现出来该咋算分一块,所以两种完全不同的句子结构都是合法的。
二义性问题是有救的,大概有以下这三种办法:
这些办法的核心,其实都是将优先级和结合性说明白。
核心:把优先级和结合性说明白
既然要说明白,那就不能让一个非终结符可以直接在当次推导中能推出会带来优先级和结合性歧义的东西。(对分析树的一个内部节点,不会有出现在其下面的分支是相同的非终结符的情况。如果有得选,那就有得歧义了。没得选才能确定地一路走到黑)
改写为非二义文法的二义文法大概有下面这几个特点:
改写的关键步骤:
【例】改写下面的二义文法为非二义文法。图右侧是要达成的优先级和结合性
改写的核心其实就两句话:
所以能够得到非终结符与运算的对应关系(因为不同的运算有不同的优先级,我们想要引入多个优先级就要引入多个新的非终结符。这样每个非终结符就可以负责一个优先级的运算符号,也就是说新的非终结符是与运算有关系的了。因此这里搞出来了“对应关系”四个字)如下:
优先级由低到高分别是 +、 、-,而距离开始符号越近,优先级越低。因此在这里的排序也可以+ -顺序。每个符号对应一层的非终结符。根据所需要的结合性,则可确定是左递归还是右递归,以确定新的产生式长什么样子
【例】:规定优先级和结合性,写出改写的非二义文法
我们已经掌握了一种叫做【改写】的工具,能让我们消除二义性。接下来我们就要用这个工具来尝试搞搞悬空 else 问题!
悬空 else 问题出现的原因是 then 数量多于 else,让 else 有多个可以结合的 then。在二义文法中,由于选哪两个 then、else 配对都可以,故会引起出现二义的情况。在这里,我们规定 else 右结合,即与左边最靠近的 then 结合。
为改写此文法,可以将 S 分为完全匹配(MS)和不完全匹配(UMS)两类。在 MS 中体现 then、else 个数相等即匹配且右结合;在UMS 中 then、else 不匹配,体现 else 右结合。
【例】:用改写后的文法写一个条件语句
经过检查,无法再根据文法写出其他分析树,故已经消除了二义性
虽然二义文法会导致二义性,但是其并非一无是处。其有两个显着的优点:
在 Yacc 中,我们可以直接指定优先级、结合性而无需自己重写文法。
left 表示左结合,right 表示右结合。越往下的算符优先级越高。
嗯就这么简单。。。
我们其实可以把语言本身定义成没有优先级和结合性的。。然后所有的优先、结合都交由括号进行控制,哪个先算就加括号。把一个过程的结束用明确的标志标记出来。
比如在 Ada 中:
在 Pascal 中,给表达式加括号:
Ⅸ 编译原理中词法分析和语法分析的任务分别是什么
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。词法分析程序可以使用lex等工具自动生成。
语法分析(Syntax analysis或Parsing)和语法分析程序(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.