编译原理初解

匿名 (未验证) 提交于 2019-12-02 23:49:02

词法分析器事作为编译的第一阶段,词法分析器的主要任务是读入源程序的输入字符,将他们组成词素,生成并输出一个词法单元token序列

一个计算器的主要token序列 词法分析器的主要功能就是读入源程序,再作为统一的token序列输出

public static final int  EOI = 0; public static final int  SEMI = 1; public static final int  PLUS = 2; public static final int  TIMES = 3; public static final int  LP = 4; public static final int  RP = 5; public static final int  NUM_OR_ID = 6; public static final int  WHITE_SPACE = 7; public static final int  UNKNOWN_SYMBOL = 8; public static final int  SUB = 9;

文法用来描述语言的规则,文法G定义为一个四元组(VN,VT,P,S),其中,VN为非终结符集合,VT终结符集合;P是产生式结合;S称为识别符或开始符号,也是一个非终结符,至少要在一条产生式的左边出现。

上下文无关语法中产生式的左边只有一个符号,只要文法的定义里有某个产生式,不管一个非终结符前后的串是什么,就可以应用相应的产生式进行推导

S -> dc // 上下文无关,即用S就可以推出dc aSb -> dc // 上下文相关,即还需要确定ab才能确定推出dc

一个文法形似

A -> Aα | B

就称为左递归

左递归文法是不能用自顶向下分析的,需要改变语法消除左递归

如果,对输入的字符串,给定的语法能根据输入构建两颗不同的语法推导树的话,我们就称,语法具有歧义性。

消除歧义性的一种方法是重新定义语法。

用栈来辅以的有限状态机叫作下推自动机(PushDown Automaton,PDA)。

因为有限状态机自身无法保存数据,所以增加栈来增加存储数据的能力,增加了栈之后,在进行状态转移的时候我们还需要压栈和出栈操作

输入字符
( ) EOF
state 0 push1 error
1 push1 pop

以前的二维表,表中元素对应的是跳转关系,而当前二维表对应元素对应的不再是跳转关系,而是对应于某种动作。栈顶也就是表示当前状态

  1. 如果解析堆栈是空的,那么语法解析结束。

  2. 如果栈顶端是非终结符,那么将它对应的右边推导以逆向的方式压入堆栈,例如如果有推导:
    a -> b c d,
    那么我们先将d 压入栈,然后是c,然后是b.如果右边是ε,那么我们就将栈顶元素弹出即可。

  3. 如果栈顶是终结符,那么该终结符必须与当前读入的字符匹配,若不然,则出现语法错误,如果匹配,那么将它弹出栈顶,然后转到步骤1

//计算器输入的语法分析器     public void parse() {         while (!pdaStack.empty()) {             Grammar action = pdaStack.peek();              switch (action) {                 case STMT:                     if (lexer.match(Lexer.EOI)) {                         pdaStack.pop();                     }                     else {                         pdaStack.pop();                         pdaStack.push(Grammar.STMT);                         pdaStack.push(Grammar.SEMI);                         pdaStack.push(Grammar.EXPR);                     }                     break;                 case EXPR:                     pdaStack.pop();                     pdaStack.push(Grammar.EXPR_PRIME);                     pdaStack.push(Grammar.TERM);                     break;                 case TERM:                     pdaStack.pop();                     pdaStack.push(Grammar.TERM_PRIME);                     pdaStack.push(Grammar.FACTOR);                     break;                 case TERM_PRIME:                     pdaStack.pop();                     if (lexer.match(Lexer.TIMES)) {                         pdaStack.push(Grammar.TERM_PRIME);                         pdaStack.push(Grammar.FACTOR);                         pdaStack.push(Grammar.MULTIPLE);                     }                     break;                 case FACTOR:                     pdaStack.pop();                     if (lexer.match(Lexer.NUM_OR_ID)) {                         pdaStack.push(Grammar.NUM_OR_ID);                     }                     else if (lexer.match(Lexer.LP)) {                         pdaStack.push(Grammar.RIGHT_PARENT);                         pdaStack.push(Grammar.EXPR);                         pdaStack.push(Grammar.LEFT_PARENT);                     }                     else {                         parseError();                     }                     break;                 case EXPR_PRIME:                     pdaStack.pop();                     if (lexer.match(Lexer.PLUS)) {                         pdaStack.push(Grammar.EXPR_PRIME);                         pdaStack.push(Grammar.TERM);                         pdaStack.push(Grammar.PLUS);                     }                     break;                 case NUM_OR_ID:                     pdaStack.pop();                     if (!lexer.match(Lexer.NUM_OR_ID)) {                         parseError();                     }                     lexer.advance();                     break;                 case PLUS:                     pdaStack.pop();                     if (!lexer.match(Lexer.PLUS)) {                         parseError();                     }                     lexer.advance();                     break;                 case MULTIPLE:                     pdaStack.pop();                     if (!lexer.match(Lexer.TIMES)) {                         parseError();                     }                     lexer.advance();                     break;                 case LEFT_PARENT:                     pdaStack.pop();                     if (!lexer.match(Lexer.LP)) {                         parseError();                     }                     lexer.advance();                     break;                 case RIGHT_PARENT:                     pdaStack.pop();                     if (!lexer.match(Lexer.RP)) {                         parseError();                     }                     lexer.advance();                     break;                 case SEMI:                     pdaStack.pop();                     if (!lexer.match(Lexer.SEMI)) {                         parseError();                     }                     lexer.advance();                     break;                  default:                      break;             }         }     }

语法分析、语义分析、中间代码生成同时进行,称为语法制导翻译,也就是在在解析输入的字符串时,在特定位置执行指定的动作

private void term_prime() {          if (lexer.match(Lexer.TIMES)) {             lexer.advance();             factor();             op("*"); //代码生成             term_prime();         }         else {              return;         }     }

非终结符的属性有两种,一种叫继承性属性,这种属性在语法解析树中,是由父节点传递给子节点的。语法解析树的非叶子节点对应于代码中的一次函数调用,父节点把属性传给子节点,在代码中相当于父节点对应的函数在调用子节点对应的函数时,传递给子节点函数的参数。另一种属性称之为综合性属性,综合性属性相当于子节点把属性由下往上传递给父节点,在代码中对应于子节点对应的函数执行结束后,通过返回值把信息传递给父节点。

在PDA中引入属性堆栈来以此实现属性之间的传递

private Stack<Attribute> valueStack = new Stack<Attribute>();   public static Attribute getAttribute(Object attrVal) {         Attribute obj = new Attribute();         obj.left = attrVal;         obj.right = attrVal;                  return obj;     }
  1. 如果解析堆栈为空,那么解析流程结束。
  2. 如果当前栈顶解析符号是ACTION,那么执行相应的代码生成逻辑,同时将ACTION弹出解析堆栈,并且将ACTION对应的属性对象弹出属性值堆栈。
  3. 如果解析堆栈栈顶是非终结符,那么执行以下步骤:
    • 将该非终结符对应的属性对象存储到一个全局变量中parentAttribute中
    • 将该非终结符所对应的语法推导表达式右边的解析符号压入堆栈,同时为每一个符号构造一个属性对象,将属性对象的left和right都初始化成parentAttribute.right,然后压入属性值堆栈。
    • 跳转到0
  4. 如果当前栈顶的符号是终结符,判断当前读入的字符是否跟终结符匹配,如果不匹配,显示语法错误,要不然将当前符号弹出解析堆栈,将其对应的属性对象也弹出属性值堆栈。跳转到0
case ACTION_0:     pdaStack.pop();     String t = getname();     int curPos = valueStack.size() - 1;     System.out.println("value stack grammar: " + valueStack.get(curPos - 1).getGrammar());     valueStack.get(curPos - 1).right = new String();     valueStack.get(curPos - 1).right = t;          System.out.println("value stack grammar: " + valueStack.get(curPos - 2).getGrammar());     valueStack.get(curPos - 2).right = new String();     valueStack.get(curPos - 2).right = t;     valueStack.pop();     break;
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