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编译器设计之语义分析算法：编译器设计之语义分析算法：Syntax-

DirectedTranslation：高级编译器设计专题：高级编译器设计专题

编译器设计概述编译器设计概述

1.编译器的基本概念编译器的基本概念

编译器是一种计算机程序，其主要功能是将用高级编程语言编写的源代码转换为机器语言或另一

种编程语言的代码。这个过程涉及多个阶段，包括词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生

成、代码优化和目标代码生成。编译器的设计和实现是计算机科学中的一个重要领域，它不仅要

求对编程语言有深入的理解，还需要掌握编译原理和相关算法。

2.编译器的工作流程编译器的工作流程

编译器的工作流程可以分为以下几个主要阶段：

1.词法分析（词法分析（LexicalAnalysis））：将源代码分解成一系列的词法单元（tokens），如关键

字、标识符、运算符等。

2.语法分析（语法分析（SyntaxAnalysis））：根据编程语言的语法规则，将词法单元构建为抽象语法

树（AbstractSyntaxTree,AST）。

3.语义分析（语义分析（SemanticAnalysis））：检查源代码的语义正确性，如类型检查、变量声明

等，并为语法树添加语义信息。

4.中间代码生成（中间代码生成（IntermediateCodeGeneration））：将抽象语法树转换为一种中间表示，

如三地址码。

5.代码优化（代码优化（CodeOptimization））：对中间代码进行优化，以提高生成的目标代码的效

率。

6.目标代码生成（目标代码生成（TargetCodeGeneration））：将优化后的中间代码转换为特定平台的机器

语言代码。

3.编译器的各个阶段详解编译器的各个阶段详解

3.1词法分析词法分析

词法分析器（也称为扫描器或词法分析器）读取源代码并将其分解为一系列的词法单元。每个词

法单元都有一个类型和一个值。例如，int是一个类型为关键字的词法单元，123是一个类型为

整数的词法单元。

3.2语法分析语法分析

语法分析器（也称为解析器）使用词法分析器产生的词法单元，根据编程语言的语法规则构建抽

象语法树。这个过程通常使用自顶向下或自底向上的解析算法，如递归下降解析、LL(1)解析、

LR(1)解析等。

示例：使用递归下降解析构建抽象语法树示例：使用递归下降解析构建抽象语法树

假设我们有以下简单的语言语法规则：

Program-StmtList

StmtList-StmtStmtList|ε

Stmt-id=Expr;

Expr-TermExprPrime

ExprPrime-+TermExprPrime|-TermExprPrime|ε

Term-FactorTermPrime

TermPrime-*FactorTermPrime|/FactorTermPrime|ε

Factor-id|num|(Expr)

我们可以使用递归下降解析算法来解析以下源代码：

x=1+2*3;

解析过程如下：

1.Program-StmtList

2.StmtList-StmtStmtList

3.Stmt-id=Expr;

4.Expr-TermExprPrime

5.Term-FactorTermPrime

6.Factor-id(解析x)

7.TermPrime-ε(因为下一个词法单元是=)

8.ExprPrime-+TermExprPrime

9.Term-FactorTermPrime

10.Factor-num(解析1)

11.TermPrime-*FactorTermPrime

12.Factor-num(解析2)

13.TermPrime-*FactorTermPrime

14.Factor-(Expr)

15.Expr-TermExprPrime

16.Term-FactorTermPrime

17.Factor-num(解析3)

18.TermPrime-ε

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