编译原理 第2章 文法和语言的基本知识
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编译原理的⽂法和语⾔总结与梳理梳理⽂法和语⾔的内容,理解与总结。
我们都知道,⼀种语⾔必定他的⽂法去描述,它的完整定义包括语法和语义两个⽅⾯。
语⾔和语法是指⼀组规则,⽤它可以形成和产⽣⼀个合适的程序。
⽬前⼴泛使⽤的是上下⽂⽆关⽂法,也就是⽤上下⽂⽆关⽂法作为程序设计的描述⼯具,⽐如⽤A:=B+C表⽰是⼀个合法的赋值语句,则A:=B+就不是合法的赋值语句。
什么是⽂法?⽂法相当于语⾔学(⼈类语⾔)中的语义分析,即分析⼀个句所表⽰的含义。
它是产⽣中间代码或⽬标代码的依据。
⽤EBNF(EBNF是⼀种称为扩展巴克斯范式的形式描述)表⽰就是:<句⼦> ::= <主语><谓语> <主语> ::= <代词>< 名词> <代词>::= 我 | 你 | 他 <名词>::= 王明 | ⼤学⽣ | ⼯⼈ | 英语 <谓语> ::= <动词><直接宾语> <动词> ::= 是 | 学习 <直接宾语> ::=<代词> |<名词>(1)⽂法的形式化定义: G=(V T , V N , P , S) V T:终结符集合,终结符是⽂法所定义的语⾔的基本符号,有时也称为token。
V N:⾮终结符集合,⾮终结符是⽤来表⽰语法成分的符号,有时也称为"语法变量",可以推出其它的语法成分P:产⽣式集合S:开始符号(2)符号串运算: 符号串的连接:εx=xε=x; 集合的乘积:AB={xy|x∈A,y∈B};{ε}A=A{ε}=A; 符号串的幂运算:x=abc,x^2=abcabc; 集合的幂运算正闭包A+与闭包A*:A*={ε}∪A+(3)⽂法分类:(4)语⾔的定义与运算 语⾔:在某⼀确定字母表上的特定符号串的集合。
空集ε,集合{ ε }也是符合此定义的语⾔。
《编译原理》知识点总结目录第一章引论第二章高级语言及其语法描述第三章语法分析——自上而下分析第四章属性文法和语法制导翻译第五章语义分析和中间代码产生第六章优化第一章引论一.编译程序(compiler):把某一种高级语言程序等价地转换成另一种低级语言程序(如汇编语言或机器语言程序)的程序二.编译程序的工作的五个阶段:词法分析、语法分析、中间代码产生、优化、目标代码产生1.词法分析任务: 输入源程序,对构成源程序的字符串进行扫描和分解,识别出一个个单词符号。
依循的原则:构词规则描述工具:有限自动机FOR I := 1 TO 100 DO保留字标识符等符整常数保留字整常数保留字2.语法分析任务:在词法分析的基础上,根据语言的语法规则把单词符号串分解成各类语法单位。
依循的原则:语法规则述工具:上下文无关文法3.语义分析与中间代码产生任务:对各类不同语法范畴按语言的语义进行初步翻译。
(变量是否定义、类型是否正确等)依循的原则:语义规则中间代码:三元式,四元式,逆波兰记号,树形结构等。
是一种独立于具体硬件的记号系统。
例:将Z:=X + 0.618 * Y 翻译成四元式为(1) * 0.618 Y T1(2) + X T1 T2(3) := T2 _ Z4. 优化任务:对于前阶段产生的中间代码进行加工变换,以期在最后阶段产生更高效的目标代码。
依循的原则:程序的等价变换规则FOR K:=1 TO 100 DOBEGINM := I + 10 * K;N := J + 10 * K;END4.目标代码产生任务: 把中间代码变换成特定机器上的目标代码。
依赖于硬件系统结构和机器指令的含义目标代码三种形式:a)绝对指令代码: 可直接运行b)可重新定位指令代码: 需要连接装配c)汇编指令代码: 需要进行汇编第二章高级语言及其语法描述2.1.1语法词法规则:单词符号的形成规则。
a)单词符号是语言中具有独立意义的最基本结构。
第二章文法和语言本章讲述目前广泛使用的上下文无关文法。
即用上下文无关文法作为程序设计语言语法的描述工具。
阐明语法的一个工具是文法。
本章将介绍文法和语言的概念。
本章重点:上下文无关文法及其句型分析中的有关问题。
第一节文法的直观概念当我们表述一种语言时,无非是说明这种语言的句子,如果语言只含有有穷多个句子,则只需列出句子的有穷集就行了,但对于有无穷句子的语言来讲,存在着如何给出它的有穷表示的问题。
以自然语言为例,人们无法列出全部句子,但是人们可以给出一些规则,用这些规则来说明(或者定义)句子的组成结构,比如:“我是大学生”。
是汉语的一个句子。
汉语句子可以是由主语后随谓语而成,构成谓语的是动词和直接宾语,我们采用EBNF来表示这种句子的构成规则:〈句子〉∷=〈主语〉〈谓语〉〈主语〉∷=〈代词〉|〈名词〉〈代词〉∷=我|你|他〈名词〉∷=王明|大学生|工人|英语〈谓语〉∷=〈动词〉〈直接宾语〉〈动词〉∷=是|学习〈直接宾语〉∷=〈代词〉|〈名词〉“我是大学生”的构成符合上述规则,而“我大学生是”不符合上述规则,我们说它不是句子。
这些规则成为我们判别句子结构合法与否的依据。
一旦有了一组规则以后,我们可以按照如下方式用它们去推导或产生句子。
我们开始去找∷=左端的带有〈句子〉的规则并把它表示成∷=右端的符号串,这个动作表示成:〈句子〉⇒〈主语〉〈谓语〉,然后在得到的串〈主语〉〈谓语〉中,选取〈主语〉或〈谓语〉,再用相应的规则∷=右端代替之。
比如,选取了〈主语〉,并采用规则〈主语〉∷=〈代词〉,那么得到:〈主语〉〈谓语〉⇒〈代词〉〈谓语〉,重复做下去,我们得到句子:“我是大学生”的全部动作过程是:〈句子〉⇒〈主语〉〈谓语〉⇒〈代词〉〈谓语〉⇒我〈谓语〉⇒我〈动词〉〈直接宾语〉⇒我是〈直接宾语〉⇒我是〈名词〉⇒我是大学生符号⇒的含义是,使用一条规则,代替⇒左边的某个符号,产生⇒右端的符号串。
显然,按照上述办法,不仅生成“我是大学生”这样的句子,还可以生成“王明是大学生”,“王明学习英语”,“我学习英语”,“他学习英语”,“你是工人”,“你学习王明”等几十个句子。