程序语言设计

编译的步骤：词法分析，语法分析，语义分析，目标代码生成，目标代码优化

1.词法分析：从字符串中识别一个个的单词

2.语法分析:从符号流中识别出语法单位

3.语义分析：对语法单位进行翻译

4.目标代码生成：中间代码转化为目标代码

        常用的三地址指令

        三地址指令的四元式

5.优化：对中间代码进行等价变换，使得生成的目标程序效率更高

翻译：将一种语言的程序转换成另一种语言的程序

汇编程序：将汇编语言程序翻译为机器语言程序的程序

编译程序：将高级语言程序翻译为低级语言程序的程序

程序语言的分类：强制式，函数式，逻辑式，对象式

程序语言的变量属性：作用域，生存期，值，类型

数据类型：对存储器中所存储的数据进行的抽象，包含了值的集合和操作1的集合

可分为：内部类型，用户自定义类型，抽象数据类型

数据类型聚合方式和举例

1.笛卡尔积：记录，结构        2.有限映射：数组        3.序列：字符串，顺序文件

4.递归：树        5.判定或：联合，变体记录        6.幂集：集合

类型检查：对数据对象的类型和使用的操作是否匹配的一致性检查

静态检查（编译时）：程序是否正确有效

动态检查（运行时）：变成方便，影响了可靠性

类型转换：将某种类型的值转换为另一种类型的值

隐式（自动）转换        显式（强制）转换

类型等价：T1和T2是两个类型，T1的任何值都可以赋予T2类型的变量，T1和T2是相容的，或等价的

词法分析

字母表：Σ，一个有穷符号的集合

字母表的乘积：Σ1Σ2={ab|a∈Σ1，b∈2}

字母表的幂运算：Σ的n次幂是n个Σ相乘

字母表的正闭包：Σ的各个正数次幂的并集

字母表的克林闭包：正闭包的基础上增加一个空串

Σ的克林闭包的每一个元素都可以称为Σ上的一个串，串s的长度|s|，是s中符号的个数

串上的运算

x和y的连接，是把y的内容放x的后面        x=dog y=house        xy=doghouse

假设x，y，z是三个字符串，如果x=yz，那么y是x的前缀，z是x的后缀

串的幂运算：串的n次方就是n个串相连

文法的定义：文法是描述语言语法结构的形式规则        G=(Vt，Vn，S，P)

Vt：终结符的非空有限集        Vn：非终结符的非空优先集

S：文法的开始符号，S∈Vn        P是产生式的非空有限集

终结符：只出现在推到右侧的符号        非终结符：在推导左侧出现过的符号

例子：

约定：在不影响阅读的情况下，可以只写产生式P

产生式的简写：产生式有相同左部的情况下，可将右侧合并，例如：

一般表示：

推导：用产生式的右部替换产生式的左部

规约：用产生式的左部替换产生式的右部

句型：经过推导后得到的产生式就是一个句型

句子：不包含非终结符的句型

语言：文法G包含的所有句子的集合

文法的分类：

正则表达式：描述正则语言的更紧凑的表示方法

例如：

正则的定义：

有穷自动机

转换图

接收：如果给一个输入串x，可以从初始状态到终止状态的方法，x被FA接收

由一个有穷自动机M接收的所有串的集合成为FA定于的语言，记为L(M)

最长子串匹配原则：当输入串的多个前缀与一个或多个模式匹配，总是选择最长的前缀进行匹配

如果是≤，此时都匹配上了，选择3作为终止状态

确定的有穷自动机（DFA）非确定的有穷自动机（NFA）

DFA（S，Σ，δ，s0，F）

S：有穷状态集        Σ：输入字母表（空串不是字母表的元素）

δ：δ（s，a）状态s对应的a的后继状态        s0：初始状态

F：终止状态

NFA(S，Σ，δ，s0，F)        从状态s出发，经过a路径到达的状态可能有多个

从正则表达式到有穷自动机

从NFA到DFA的转化

语法分析

自顶向下的分析（从文法的开始符号S推导出词串w的过程）

 推导树：有序的标记树

最左推导，总是从最左非终结符进行替换，得到的句型成为最左句型

最右推导，称为规范推导

文法的二义性：一个句子有两棵不同的推导树

在推导树中：

句型：叶结点自左向右连接        短语：子树便于是相对于根的短语

直接短语：有且仅有两层的子树的边缘时相对于根的直接短语

句柄：位于最左边的直接短语

消除递归的方法

1.公共左因子（提取公共左因子）A⇒aβ1|aβ2

  A⇒aβ1|aβ2|aβ3...|aβn|ξ

改写为A⇒aB|ξ

           B⇒β1|β2|β3|...|βn

若β1|β2|β3|...|βn中仍含有公共左因子，可以再次提取，直到所有产生式东渡没有公共左因子为止

例子：

2.直接左递归的消除

A⇒Aa1 |Aa2 |Aa3 |... |Aam |β1 |β2| β3 |... |βn

改写为：A⇒β1A` |β2A` | β3A` |... |βnA`

               A`⇒a1A` |a2A` |a3A`... |amA`| ε

例子：

3.间接左递归的消除

预测分析法

FIRST集合 

FOLLOW集合

SELECT集

LL(1)文法要保证同一非终结符的SELECT集互不相交

预测分析表的构建

对于文法G的每个产生式A⇒a