属性文法与语法制导翻译详解

"本资料主要介绍了编译原理中的属性文法与语法制导翻译。内容涵盖属性文法的基本概念，包括综合属性与继承属性，以及S_属性文法和L_属性文法的介绍。此外，还概述了语法制导翻译和翻译模式的应用。" 属性文法是编译原理中的一个重要概念，由Donald Knuth在1968年提出。它扩展了上下文无关文法，通过为每个文法符号附加属性来表达符号的相关信息，例如类型、值、代码序列或符号表内容。这些属性可以相互计算和传递，使得编译器能够更好地理解程序的语义。 属性分为两种类型：综合属性和继承属性。综合属性("L_属性")是从产生式右侧向左侧传递的信息，通常用于计算表达式的结果或者处理右结合的语言特性。例如，在表达式文法中，一个加法运算符的左右子表达式的值可以通过综合属性来计算。另一方面，继承属性("S_属性")是从产生式上方向下方传递的信息，常用于传递上下文信息，比如变量的作用域或类型信息。 在属性文法中，每个产生式都有相应的语义规则，定义了属性的计算方式。语义规则的形式通常是`b:=f(c1,c2,…,ck)`，其中`b`是属性名，`f`是一个函数，`c1,c2,…,ck`是其他属性。如果`b`是综合属性，那么`c1,c2,…,ck`通常是产生式右侧符号的属性；如果`b`是继承属性，`c1,c2,…,ck`则可能来自产生式左侧或右侧的符号。 在实际应用中，终结符通常只有综合属性，这些属性由词法分析器生成。非终结符则可以拥有综合属性和继承属性，其继承属性的初始值通常由文法的开始符号提供。属性计算规则必须确保只使用产生式中涉及的符号的属性，并且不能直接计算不在产生式中的属性。 语义规则不仅用于属性计算，还负责静态语义检查（如类型检查）、符号表管理以及生成目标代码。例如，考虑一个简单的算术表达式文法，非终结符`E`、`T`和`F`分别代表表达式、乘法表达式和因子。`E`可能有一个继承属性`a`和一个综合属性`b`，`T`有一个综合属性`c`，而`F`有一个继承属性`d`。产生式`E→E1+T`和`E→T`可能有如下的语义规则：`C.d := B.c + 1`和`A.b := A.a + B.c`，这里的`A.a`和`B.c`由其他产生式的规则计算。 语法制导翻译是基于属性文法的一种翻译策略，它利用文法的结构来指导生成目标代码的过程。翻译模式是在特定的文法产生式上下文中定义的代码片段，当解析到该产生式时，会根据语义规则生成对应的代码。 属性文法和语法制导翻译是编译器设计中的关键工具，它们使编译器能够理解和处理程序的复杂语义，从而生成正确且高效的代码。通过深入理解和应用这些概念，开发者可以构建出更强大、更灵活的编译器和解释器。