编译原理中如何输出语法树
A. 语法分析输出的抽象语法树怎么输出
while(初始值;判断条件)
{
初始值自增或者自减;
}
switch(条件)//条件般数字判断数字几;
{
case 0;//条件等于0候执行;
break;//结束语句结束循环;
case 1://条件等于1候执行
break;//结束语句;
case2:
default:条件都满足候执行语句;
break;
}
B. 编译原理 文法二义性 语法树
标准答案,请给分!
C. 编译原理
C语言编译过程详解
C语言的编译链接过程是要把我们编写的一个C程序(源代码)转换成可以在硬件上运行的程序(可执行代码),需要进行编译和链接。编译就是把文本形式源代码翻译为机器语言形式的目标文件的过程。链接是把目标文件、操作系统的启动代码和用到的库文件进行组织形成最终生成可执行代码的过程。过程图解如下:
从图上可以看到,整个代码的编译过程分为编译和链接两个过程,编译对应图中的大括号括起的部分,其余则为链接过程。
一、编译过程
编译过程又可以分成两个阶段:编译和汇编。
1、编译
编译是读取源程序(字符流),对之进行词法和语法的分析,将高级语言指令转换为功能等效的汇编代码,源文件的编译过程包含两个主要阶段:
第一个阶段是预处理阶段,在正式的编译阶段之前进行。预处理阶段将根据已放置在文件中的预处理指令来修改源文件的内容。如#include指令就是一个预处理指令,它把头文件的内容添加到.cpp文件中。这个在编译之前修改源文件的方式提供了很大的灵活性,以适应不同的计算机和操作系统环境的限制。一个环境需要的代码跟另一个环境所需的代码可能有所不同,因为可用的硬件或操作系统是不同的。在许多情况下,可以把用于不同环境的代码放在同一个文件中,再在预处理阶段修改代码,使之适应当前的环境。
主要是以下几方面的处理:
(1)宏定义指令,如 #define a b。
对于这种伪指令,预编译所要做的是将程序中的所有a用b替换,但作为字符串常量的 a则不被替换。还有 #undef,则将取消对某个宏的定义,使以后该串的出现不再被替换。
(2)条件编译指令,如#ifdef,#ifndef,#else,#elif,#endif等。
这些伪指令的引入使得程序员可以通过定义不同的宏来决定编译程序对哪些代码进行处理。预编译程序将根据有关的文件,将那些不必要的代码过滤掉
(3) 头文件包含指令,如#include "FileName"或者#include <FileName>等。
在头文件中一般用伪指令#define定义了大量的宏(最常见的是字符常量),同时包含有各种外部符号的声明。采用头文件的目的主要是为了使某些定义可以供多个不同的C源程序使用。因为在需要用到这些定义的C源程序中,只需加上一条#include语句即可,而不必再在此文件中将这些定义重复一遍。预编译程序将把头文件中的定义统统都加入到它所产生的输出文件中,以供编译程序对之进行处理。包含到C源程序中的头文件可以是系统提供的,这些头文件一般被放在/usr/include目录下。在程序中#include它们要使用尖括号(<>)。另外开发人员也可以定义自己的头文件,这些文件一般与C源程序放在同一目录下,此时在#include中要用双引号("")。
(4)特殊符号,预编译程序可以识别一些特殊的符号。
例如在源程序中出现的LINE标识将被解释为当前行号(十进制数),FILE则被解释为当前被编译的C源程序的名称。预编译程序对于在源程序中出现的这些串将用合适的值进行替换。
预编译程序所完成的基本上是对源程序的“替代”工作。经过此种替代,生成一个没有宏定义、没有条件编译指令、没有特殊符号的输出文件。这个文件的含义同没有经过预处理的源文件是相同的,但内容有所不同。下一步,此输出文件将作为编译程序的输出而被翻译成为机器指令。
第二个阶段编译、优化阶段。经过预编译得到的输出文件中,只有常量;如数字、字符串、变量的定义,以及C语言的关键字,如main,if,else,for,while,{,}, +,-,*,\等等。
编译程序所要作得工作就是通过词法分析和语法分析,在确认所有的指令都符合语法规则之后,将其翻译成等价的中间代码表示或汇编代码。
优化处理是编译系统中一项比较艰深的技术。它涉及到的问题不仅同编译技术本身有关,而且同机器的硬件环境也有很大的关系。优化一部分是对中间代码的优化。这种优化不依赖于具体的计算机。另一种优化则主要针对目标代码的生成而进行的。
对于前一种优化,主要的工作是删除公共表达式、循环优化(代码外提、强度削弱、变换循环控制条件、已知量的合并等)、复写传播,以及无用赋值的删除,等等。
后一种类型的优化同机器的硬件结构密切相关,最主要的是考虑是如何充分利用机器的各个硬件寄存器存放的有关变量的值,以减少对于内存的访问次数。另外,如何根据机器硬件执行指令的特点(如流水线、RISC、CISC、VLIW等)而对指令进行一些调整使目标代码比较短,执行的效率比较高,也是一个重要的研究课题。
2、汇编
汇编实际上指把汇编语言代码翻译成目标机器指令的过程。对于被翻译系统处理的每一个C语言源程序,都将最终经过这一处理而得到相应的目标文件。目标文件中所存放的也就是与源程序等效的目标的机器语言代码。目标文件由段组成。通常一个目标文件中至少有两个段:
代码段:该段中所包含的主要是程序的指令。该段一般是可读和可执行的,但一般却不可写。
数据段:主要存放程序中要用到的各种全局变量或静态的数据。一般数据段都是可读,可写,可执行的。
UNIX环境下主要有三种类型的目标文件:
(1)可重定位文件
其中包含有适合于其它目标文件链接来创建一个可执行的或者共享的目标文件的代码和数据。
(2)共享的目标文件
这种文件存放了适合于在两种上下文里链接的代码和数据。
第一种是链接程序可把它与其它可重定位文件及共享的目标文件一起处理来创建另一个 目标文件;
第二种是动态链接程序将它与另一个可执行文件及其它的共享目标文件结合到一起,创建一个进程映象。
(3)可执行文件
它包含了一个可以被操作系统创建一个进程来执行之的文件。汇编程序生成的实际上是第一种类型的目标文件。对于后两种还需要其他的一些处理方能得到,这个就是链接程序的工作了。
二、链接过程
由汇编程序生成的目标文件并不能立即就被执行,其中可能还有许多没有解决的问题。
例如,某个源文件中的函数可能引用了另一个源文件中定义的某个符号(如变量或者函数调用等);在程序中可能调用了某个库文件中的函数,等等。所有的这些问题,都需要经链接程序的处理方能得以解决。
链接程序的主要工作就是将有关的目标文件彼此相连接,也即将在一个文件中引用的符号同该符号在另外一个文件中的定义连接起来,使得所有的这些目标文件成为一个能够被操作系统装入执行的统一整体。
根据开发人员指定的同库函数的链接方式的不同,链接处理可分为两种:
(1)静态链接
在这种链接方式下,函数的代码将从其所在地静态链接库中被拷贝到最终的可执行程序中。这样该程序在被执行时这些代码将被装入到该进程的虚拟地址空间中。静态链接库实际上是一个目标文件的集合,其中的每个文件含有库中的一个或者一组相关函数的代码。
(2) 动态链接
在此种方式下,函数的代码被放到称作是动态链接库或共享对象的某个目标文件中。链接程序此时所作的只是在最终的可执行程序中记录下共享对象的名字以及其它少量的登记信息。在此可执行文件被执行时,动态链接库的全部内容将被映射到运行时相应进程的虚地址空间。动态链接程序将根据可执行程序中记录的信息找到相应的函数代码。
对于可执行文件中的函数调用,可分别采用动态链接或静态链接的方法。使用动态链接能够使最终的可执行文件比较短小,并且当共享对象被多个进程使用时能节约一些内存,因为在内存中只需要保存一份此共享对象的代码。但并不是使用动态链接就一定比使用静态链接要优越。在某些情况下动态链接可能带来一些性能上损害。
我们在linux使用的gcc编译器便是把以上的几个过程进行捆绑,使用户只使用一次命令就把编译工作完成,这的确方便了编译工作,但对于初学者了解编译过程就很不利了,下图便是gcc代理的编译过程:
从上图可以看到:
预编译
将.c 文件转化成 .i文件
使用的gcc命令是:gcc –E
对应于预处理命令cpp
编译
将.c/.h文件转换成.s文件
使用的gcc命令是:gcc –S
对应于编译命令 cc –S
汇编
将.s 文件转化成 .o文件
使用的gcc 命令是:gcc –c
对应于汇编命令是 as
链接
将.o文件转化成可执行程序
使用的gcc 命令是: gcc
对应于链接命令是 ld
总结起来编译过程就上面的四个过程:预编译、编译、汇编、链接。了解这四个过程中所做的工作,对我们理解头文件、库等的工作过程是有帮助的,而且清楚的了解编译链接过程还对我们在编程时定位错误,以及编程时尽量调动编译器的检测错误会有很大的帮助的。
是否可以解决您的问题?
D. 编译原理问题,高手进。
回答下列问题:(30分)
(6分)对于下面程序段
program test (input, output)
var i, j: integer;
procere CAL(x, y: integer);
begin
y:=y*y; x:=x-y; y:=y-x
end;
begin
i:=2; j:=3; CAL(i, j)
writeln(j)
end.
若参数传递的方法分别为(1)传值、(2)传地址,(3)传名,请写出程序执行的输出结果。
答: (1) 3 (2) 16 (3) 16 (每个值2分)
(6分)计算文法G(M)的每个非终结符的FIRST和FOLLOW集合,并判断该文法是否是LL(1)的,请说明理由。
G(M):
M → TB
T → Ba |
B → Db | eT |
D → d |
解答:
计算文法的FIRST和FOLLOW集合:(4分)
FIRST(M) = { a,b,e,d, } FIRST(T) = { a,b,e,d, }
FIRST(B) = {b,e,d, } FIRST(D) = {d,}
FOLLOW (M) = {#} FOLLOW (T) = { a,b,e,d,#}
FOLLOW (B) = {a,# } FOLLOW (D) = { b}
检查文法的所有产生式,我们可以得到:
1. 该文法不含左递归,
2. 该文法中每一个非终结符M,T,B,D的各个产生式的候选首符集两两不相交。
3. 该文法的非终结符T、B和D,它们都有候选式,而且
FIRST(T)∩FOLLOW(T)={ a,b,e,d }≠
所以该文法不是LL(1)文法。(2分)
(4分)考虑下面的属性文法
产 生 式 语 义 规 则
S→ABC
A→a
B→b
C→c B.u := S.u
A.u := B.v + C.v
S.v := A.v
A.v :=3*A.u
B.v := B.u
C.v := 1
画出字符串abc的语法树;
对于该语法树,假设S.u的初始值为5,属性计算完成后,S.v的值为多少。
答:(1) (2分)
(2) S.v的值为18 (2分)
(4分)运行时的DISPLAY表的内容是什么?它的作用是什么?
答:DISPLAY表是嵌套层次显示表。每当进入一个过程后,在建立它的活动记录区的同时建立一张嵌套层次显示表diaplay.假定现在进入的过程层次为i,则它的diaplay表含有i+1个单元,自顶向下每个单元依次存放着现行层、直接外层、…、直至最外层(主程序,0层)等每层过程的最新活动记录的起始地址。通过DISPLAY表可以访问其外层过程的变量。
(5分)对下列四元式序列生成目标代码:
A:=B*C
D:=E+A
G:=B+C
H:=G*D
其中,H在基本块出口之后是活跃变量, R0和R1是可用寄存器。
答: 目标代码序列
LD R0 B
MUL R0 C
LD R1 E
ADD R1 R0
LD R0 B
ADD R0 C
MUL R0 R1
ST R0 H
(5分)写出表达式a+b*(c-d)对应的逆波兰式、三元式序列和抽象语法树。
答:
逆波兰式:(abcd-*+) (1分)
三元式序列: (2分)
OP ARG1 ARG2
(1) - c d
(2) * b (1)
(3) + a (2)
抽象语法树:(2分)
(8分)构造一个DFA,它接受={a,b}上所有包含ab的字符串。
答:
(2分)构造相应的正规式:(a|b)*ab(a|b)*
(3分)
a a
a b
b b
(3分)确定化:
I
{0,1,2} {1,2,3} {1,2}
{1,2,3} {1,2,3} {1,2,4,5,6}
{1,2} {1,2,3} {1,2}
{1,2,4,5,6} {1,2,3,5,6} {1,2,5,6}
{1,2,3,5,6} {1,2,3,5,6} {1,2,4,5,6}
{1,2,5,6} {1,2,3,5,6} {1,2,5,6}
b b
b a
a a a a
a b b
b
最小化:
{0,1,2} {3,4,5}
{0, 2},1, {3,4,5}
(6分)写一个文法使其语言为L(G)={anbncm| m,n≥1,n为奇数,m为偶数}。
答:
文法G(S):
(8分)对于文法G(S):
1. 写出句型b(Ma)b的最右推导并画出语法树。
2. 写出上述句型的短语,直接短语和句柄。
答:
1. (4分)
2. (4分)
短语: Ma), (Ma), b(Ma)b
直接短语: Ma)
句柄: Ma)
(12分)对文法G(S):
S → a | ^ | (T)
T → T,S | S
(1) 构造各非终结符的FIRSTVT和LASTVT集合;
(2) 构造算符优先表;
(3) 是算符优先文法吗?
(4) 构造优先函数。
答:
(1) (4分)
(2) (4分)
a ^ ( ) ,
a > >
^ > >
( < < < = <
) > >
, < < < > >
(3) 是算符优先文法,因为任何两个终结符之间至多只有一种优先关系。 (1分)
(4) 优先函数(3分)
a ^ ( ) ,
F 4 4 2 4 4
G 5 5 5 2 3
(8分)设某语言的do-while语句的语法形式为
S do S(1) While E
其语义解释为:
针对自下而上的语法分析器,按如下要求构造该语句的翻译模式,将该语句翻译成四元式:
(1) 写出适合语法制导翻译的产生式;
(2) 写出每个产生式对应的语义动作。
答:(1). 适合语法制导翻译的文法(4分)
G(S):
R do
UR S(1) While
SU E
(2). (4分)
R do
{ R.QUAD:=NXQ }
UR S(1) While
{ U.QUAD:=R.QUAD;
BACKPATCH(S.CHAIN, NXQ) }
SU E
{ BACKPATCH(E.TC, U.QUAD);
S.CHAIN:=E.FC }
答案二:
(1) S do M1 S(1) While M2 E
M ε (4分)
(2) M ε { M.QUAD := NXQ } (4分)
S do M1 S(1) While M2 E
{
BACKPATCH(S(1).CHAIN, M2.QUAD);
BACKPATCH(E.TC, M1.QUAD);
S.CHAIN:=E. FC
}
(10分)将语句
while C>0 do if A B=0 then C:=C+D else C:=C*D
翻译成四元式。
答:
100 (j>, C, 0, 102)
101 (j, -, -, 112)
102 (jnz, A, -, 106)
103 (j, -, -, 104)
104 (j=, B, 0, 106)
105 (j, -, -, 109)
106 (+, C, D, T1)
107 (:=, T1, -, C)
108 (j, -, -, 100)
109 (*, C, D, T2)
110 (:=, T2, -, C)
111 (j, -, -, 100)
112
(10分)设有基本块如下:
T1:=3
T2:=A*B
T3:=9+T1
M:=A*B
T4:=C-D
L:=T3*T4
T2:=C+D
N:=T2
画出DAG图;
设L,M,N 是出基本块后的活跃变量,请给出优化后的四元式序列。
答:
1. (6分)
L
*
T2,M T4 T2,N
* - +
T1 T3
3 A B 12 C D
2. (4分)
M:=A*B
S1:=C-D
L:=12*S1
N:=C+D
(8分)文法G(S)及其LR分析表如下,请给出串baba#的分析过程。
(1) S → DbB (2) D → d (3) D → ε
(4) B → a (5) B → Bba (6) B → ε
LR分析表
ACTION GOTO
b D a # S B D
0 r3 s3 1 2
1 acc
2 s4
3 r2
4 r6 S5 r6 6
5 r4 r4
6 s7 r1
7 S8
8 r5 r5
解答:
步骤 状态 符号 输入串
0 0 # baba#
1 02 #D baba#
2 024 #Db aba#
3 0245 #Dba ba#
4 0246 #DbB ba#
5 02467 #DbBb a#
6 024678 #DbBba #
7 0246 #DbB #
8 01 #S # acc
哈哈,估计认识!!
E. 编译原理LR分析法中的SLR(1)分析表和LR分析过程、语法树怎么求
第二题和第三题拿去,刚做的:
由B->cAa|c就可知该文法不是LR(0)文法了
F. 编译原理
编译原理):利用编译程序从源语言编写的源程序产生目标程序的过程; 用编译程序产生目标程序的动作。 编译就是把高级语言变成计算机可以识别的2进制语言,计算机只认识1和0,编译程序把人们熟悉的语言换成2进制的。
编译程序把一个源程序翻译成目标程序的工作过程分为五个阶段:词法分析;语法分析;语义检查和中间代码生成
(6)编译原理中如何输出语法树扩展阅读:
编译程序的语法分析器以单词符号作为输入,分析单词符号串是否形成符合语法规则的语法单位,如表达式、赋值、循环等,最后看是否构成一个符合要求的程序,按该语言使用的语法规则分析检查每条语句是否有正确的逻辑结构,程序是最终的一个语法单位。
编译程序的语法规则可用上下文无关文法来刻画。语法分析的方法分为两种:自上而下分析法和自下而上分析法。自上而下就是从文法的开始符号出发,向下推导,推出句子。
而自下而上分析法采用的是移进归约法,基本思想是:用一个寄存符号的先进后出栈,把输入符号一个一个地移进栈里,当栈顶形成某个产生式的一个候选式时,即把栈顶的这一部分归约成该产生式的左邻符号。
G. 编译原理设计题目8——SLR(1)分析法
以前做过的不过昨天因为毕业了把机子上了一些资料也删除了
1刚好这个也在里面。。。。。。。。。
H. 如何由文法推导语法树(编译原理)
语法树,是针对上下文无关文法,用来表示一个句型的生成过程的一种描述手段。
对于给定的句型,依据文法构造它的语法树,是语法分析的任务。
编译原理课程中重点学习的各种语法分析方法,都是解决语法树的构造的具体分析方法。
在学习并掌握各种语法分析方法之前,一般只能依据直觉印象,通过猜测、拼凑等手段,去试着推演,凑出符合要求的句型的语法树。所以这个阶段练习用的题目一般也不很复杂,通过多多练习也能找到一些技巧(其实主要是后面将要学习的自顶向下语法分析中的一些原则)。
对于给定的文法,有一些句型可能能构建出两棵甚至多棵结构不同的语法树,结果不一定是唯一的。这样的文法就是所谓的二义性文法。
对于非二义性文法而言,任意一个句型的语法树都是唯一的。
I. 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: