编译器设计之语义分析算法：Syntax-DirectedTranslation：自顶向下语法分析.pdfVIP

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：自顶向下语法分析：自顶向下语法分析

编译器设计基础编译器设计基础

1.语义分析的重要性语义分析的重要性

语义分析是编译器设计中的关键步骤，它负责检查源代码的语义正确性，并生成中间代码。语义

分析的重要性在于它确保了程序的逻辑正确性，例如类型检查、变量声明和使用的一致性等。这

一阶段的工作是建立在词法分析和语法分析的基础上的，它不仅验证了程序的语法结构，还深入

理解了程序的含义，为后续的代码生成和优化提供了必要的信息。

1.1例子：类型检查例子：类型检查

假设我们有以下的伪代码：

x=5

y=Hello

z=x+y

在语法分析阶段，编译器会识别出x、y和z都是变量，5是整数，Hello是字符串，+是加法

运算符。但是，语义分析阶段会进一步检查x和y的数据类型是否允许进行加法操作。在这个例

子中，编译器会报告一个类型错误，因为整数和字符串不能直接相加。

2.Syntax-DirectedTranslation简介简介

Syntax-DirectedTranslation（SDT，语法指导的翻译）是一种在语法分析的同时进行语义分析的

技术。它通过在语法分析器中嵌入语义动作（通常是代码片段），在识别出语法结构时立即执行

这些动作，从而生成中间代码或进行语义检查。SDT结合了语法分析和语义分析，使得编译器设

计更加高效和简洁。

2.1自顶向下语法分析与自顶向下语法分析与SDT

自顶向下语法分析是一种从源代码的最高层开始，逐步向下分解的分析方法。在SDT中，自顶向

下的分析方法可以与语义动作紧密结合，使得在语法树构建的过程中，语义分析和代码生成同步

进行。

2.2例子：自顶向下语法分析与例子：自顶向下语法分析与SDT

考虑以下的文法规则和SDT动作：

E-E+T{print(add)}

E-T

T-num{print(num)}

这里，E代表表达式，T代表项，num代表数字。+是加法运算符。SDT动作{

print(add)}和{print(num)}分别在识别到加法运算和数字时执行。

假设输入为5+3，自顶向下的语法分析器会首先尝试匹配E，然后识别出+，执行{

print(add)}动作，再识别出两个num，分别执行两次{print(num)}动作。最终，

输出将是：

num

add

num

这表明了语法分析器不仅识别了语法结构，还通过SDT动作执行了相应的语义操作。

通过这个例子，我们可以看到自顶向下语法分析与SDT的结合，如何在语法分析的过程中进行语

义操作，这在编译器设计中是非常实用和高效的。

自顶向下语法分析原理自顶向下语法分析原理

3.自顶向下语法分析概述自顶向下语法分析概述

自顶向下语法分析是一种编译器设计中常用的语法分析技术，它从输入串的开始符号（通常是程

序的主函数）出发，尝试构建一棵语法树。这种方法的特点是，分析过程总是试图从文法的开始

符号开始，逐步向下推导出输入串的最左推导。自顶向下分析器通常用于左递归文法，但在处理

某些类型的文法时可能会遇到问题，比如左递归或左因子化文法。

3.1原理原理

自顶向下分析器的工作原理基于递归下降算法。它为文法的每个非终结符创建一个递归函数，该

函数尝试匹配输入串中由该非终结符生成的符号序列。如果匹配成功，函数返回，分析器继续处

理输入串的剩余部分；如果匹配失败，分析器会回溯并尝试其他可能的推导路径。

3.2优势与局限优势与局限

•优势优势：自顶向下分析器易于理解和实现，特别适合于小型项目或教学目的。它们可以处

理大多数非左递归文法，且通常不需要额外的表或数据结构。

•局限局限：对于左递归文法，自顶向下分析器可能会陷入无限递归。此外，对于某些文法，

可能需要大量的回溯，这会降低分析效率。

4.LL(1)分析方法分析方法

LL(1)分析方法是一种特殊的自顶向下语法分析技术，其中“LL”代表“从左到左”（Left-to-left），

表示分析器从左到右读取输入串，并从左到右构建语法树。“1”表示分析器在读取下一个输入符

号之前，需要查看一个输入符号（即“向前看”符号）来决定如何进行推导。

4.1原理原理

LL(1)分析器基于一个预测分析表，该表用于指导分析过程。预测分析表的行对应文法的非终结

符，列对应文法的终结符和一个特殊的结束符号。表中的每个单元格包含一个或多个产生式，这

些产生式是根据非终结