编译语法分析原理

1. 编译原理实验二 LL(1)分析法

通过完成预测分析法的语法分析程序，了解预测分析法和递归子程序法的区别和联系。使学生了解语法分析的功能，掌握语法分析程序设计的原理和构造方法，训练学生掌握开发应用程序的基本方法。有利于提高学生的专业素质，为培养适应社会多方面需要的能力。

根据某一文法编制调试 LL(1)分析程序，以便对任意输入的符号串进行分析。
构造预测分析表，并利用分析表和一个栈来实现对上述程序设计语言的分析程序。
分析法的功能是利用LL(1)控制程序根据显示栈栈顶内容、向前看符号以及LL(1)分析表，对输入符号串自上而下的分析过程。

对文法 的句子进行不含回溯的自上向下语法分析的充分必要条件是：
（1）文法不含左递归；
（2）对于文法中的每一个非终结符 的各个产生式的候选首符集两两不相交，即，若

Follow集合构造：
对于文法 的每个非终结符 构造 的算法是，连续使用下面的规则，直至每个 不再增大为止：

仅给出核心部分
(1) GrammerSymbol.java

(2) GrammerSymbols.java

(3) Grammer.java

(4) LL1Grammer.java

2. 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.

3. 编译原理笔记7：语法分析（1）语法分析器的任务、语法错误的处理

语法分析器的两项主要任务，分别：

源程序中的错误可以分为词法/语法错误、语义错误两类。前者主要形式是命名不合法、关键字书写错误、语法结构有问题（比如缺分号、该配对的东西不配对）等；后者则可分为静态/动态两种，静态例如类型使用错误、参数使用错误等，动态语义错误则是无穷递归这类逻辑性的问题。

例如：

紧急恢复：x = a+b+d; // 丢弃掉 b 后的记号，直到遇到 +

短语级恢复： x = a+b; // 加入分号

在写程序时，要养成减少错误的好习惯：每次用变量、参数时，要在使用之前进行初始化，并在直接使用之前检查一下是否出现值为空等问题，防止出现不可预知的错误

4. 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;
}
}

5. 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：

6. 编译原理文法

编译原理文法的概念为：每一种自然语言或者是编程语言都需要文法来描述，文法相当于语言学的语义分析，即分析每一句话所表示的含义，编译器需要利用文法来完成其语法分析和语义分析。

字母表是元素的非空有穷集合，字母表中的元素称之为符号，因此，字母表也称之为符号集。例如C语言中的字母表由字母、数字、关键字等组成。

符号串，就是由符号集中的元素组成的序列。例如，给定符号集a、b、c，那么abc、abb、ac就是由该符号集组成的符号串。一个文法中，含有一个，或多个产生式，产生式，描述了将终结符集合和非终结符集合组合成串的方法。

7. 【编译原理】第四章：语法分析

从分析树的根节点到叶节点方向构造分析树。
即从开始符号S推导出词串w的过程。

例：

总是选择每个句型的 最左非终结符 进行替换。

总是选择每个句型的 最右非终结符 进行替换。

在自底向上的分析中，总是采用 最左规约 的方式，因此把 最左规约 称为 规范规约 ，对应的 最右推导 称为 规范推导 。

最左推导、最右推导具有唯一性。

自顶向下的语法分析采用最左推导方试，总是选择每个句型的 最左非终结符 进行替换。

由一组 过程 组成，每一个过程对应一个 非终结符 。
从文法开始符号S开始，递归调用文法中的其他非终结符，最终扫描整个输入串，完成分析。

如果其间有不唯一的产生式，就可能需要退回上一步重新尝试的情况，称为 回溯 。

预测分析 是 递归下降分析 技术的一个特例，通过输入中向前看固定个数的符号选择正确的产生式。
如果一个文法可以构造出向前看k个符号的预测分析器，称为LL(k)文法 。

预测分析不需要回溯，具有确定性。

含有 形式产生式的文法称为是 直接左递归 的。
如果一个文法中有一个非终结符A使得对某个串存在推导 ，那么这个文法是 左递归 的。其中，经过两步或以上推导产生的左递归，称为 间接左递归 的。
左递归会使递归下降分析器陷入无限循环。

文法
即
该文法是直接左递归的，会陷入无限循环。

将以上文法转换为：


即可消除左递归。事实上，这个过程把左递归转换成了右递归。

消除直接左递归的一般形式

使用代入法。

对于一个文法，通过改写产生式来 推迟决定 ，等获得足够多的输入信息再做正确的决定。

例：文法：

可以改写为：

从文法的开始符号S开始，每一步推导根据当前句型的最左非终结符A和当前输入符号α，选择正确的A-产生式。为保证分析的确定性，选出的候选式必须是唯一的。

S_文法（简单的确定型文法）

可能在某个举行中紧跟在A后面的终结符a的集合，记为 FOLLOW(A) 。
如果A是某个句型的最右符号，则将结束符“ $ ”添加到FOLLOW(A)中。

例：文法：






中，FOLLOW(B) = {a, c}

产生式 的可选集是指可以选用该产生式进行推导时对应的输入符号的集合，记为 SELECT(A->β) 。
例如
SELECT(A -> aβ)={a}
SELECT(A -> aβ | bγ)={a, b}
SELECT(A -> ε)=FOLLOW(A)

q_文法

文法符号串α串首终结符的集合，记作 FIRST(A) 。

8. 编译原理中语法分析的作用是什么

语法分析是搞清楚语言含义的必要条件，只有语法搞清楚了，语句表达的意思才能得到准确理解，才能得到正确实现。

9. 编译原理

编译原理是计算机专业的一门重要专业课，旨在介绍编译程序构造的一般原理和基本方法。内容包括语言和文法、词法分析、语法分析、语法制导翻译、中间代码生成、存储管理、代码优化和目标代码生成。 编译原理是计算机专业设置的一门重要的专业课程。编译原理课程是计算机相关专业学生的必修课程和高等学校培养计算机专业人才的基础及核心课程，同时也是计算机专业课程中最难及最挑战学习能力的课程之一。编译原理课程内容主要是原理性质，高度抽象[1]。

中文名
编译原理[1]
外文名
Compilers: Principles, Techniques, and Tools[1]
领域
计算机专业的一门重要专业课[1]
快速
导航
编译器

编译原理课程

编译技术的发展

编译的基本流程

编译过程概述
基本概念
编译原理即是对高级程序语言进行翻译的一门科学技术, 我们都知道计算机程序由程序语言编写而成, 在早期计算机程序语言发展较为缓慢, 因为计算机存储的数据和执行的程序都是由0、1代码组合而成的, 那么在早期程序员编写计算机程序时必须十分了解计算机的底层指令代码通过将这些微程序指令组合排列从而完成一个特定功能的程序, 这就对程序员的要求非常高了。人们一直在研究如何如何高效的开发计算机程序, 使编程的门槛降低。[2]
编译器
C语言编译器是一种现代化的设备, 其需要借助计算机编译程序, C语言编译器的设计是一项专业性比较强的工作, 设计人员需要考虑计算机程序繁琐的设计流程, 还要考虑计算机用户的需求。计算机的种类在不断增加, 所以, 在对C语言编译器进行设计时, 一定要增加其适用性。C语言具有较强的处理能力, 其属于结构化语言, 而且在计算机系统维护中应用比较多, C语言具有高效率的优点, 在其不同类型的计算机中应用比较多。[3]
C语言编译器前端设计
编译过程一般是在计算机系统中实现的, 是将源代码转化为计算机通用语言的过程。编译器中包含入口点的地址、名称以及机器代码。编译器是计算机程序中应用比较多的工具, 在对编译器进行前端设计时, 一定要充分考虑影响因素, 还要对词法、语法、语义进行分析。[3]
1 词法分析[3]
词法分析是编译器前端设计的基础阶段, 在这一阶段, 编译器会根据设定的语法规则, 对源程序进行标记, 在标记的过程中, 每一处记号都代表着一类单词, 在做记号的过程中, 主要有标识符、关键字、特殊符号等类型, 编译器中包含词法分析器、输入源程序、输出识别记号符, 利用这些功能可以将字号转化为熟悉的单词。[3]
2 语法分析[3]
语法分析是指利用设定的语法规则, 对记号中的结构进行标识, 这包括句子、短语等方式, 在标识的过程中, 可以形成特殊的结构语法树。语法分析对编译器功能的发挥有着重要影响, 在设计的过程中, 一定要保证标识的准确性。[3]
3 语义分析[3]
语义分析也需要借助语法规则, 在对语法单元的静态语义进行检查时, 要保证语法规则设定的准确性。在对词法或者语法进行转化时, 一定要保证语法结构设置的合法性。在对语法、词法进行检查时, 语法结构设定不合理, 则会出现编译错误的问题。前端设计对精确性要求比较好, 设计人员能够要做好校对工作, 这会影响到编译的准确性, 如果前端设计存在失误, 则会影响C语言编译的效果。[3]

10. 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。