编译原理 笔记

面向考试的编译复习笔记。

U4 语法分析（包含4~7讲）

1. 自顶向下方法 只介绍了LL（1）文法，这个其实就是预测分析法。核心思想就是根据下一个输入的字符，决定采用哪个产生式进行推到。自顶向下分析过程称为推导。

第一个“L”表示从左向右扫描输入
第二个“L”表示产生左推导
“1”表示在每一步中只需要向前看一个输入符号来决定语法分析动作

2. 自底向上分析 介绍了LR（0）、SLR（1）、LR(1)、LALR。
   拿到了识别活前缀的DFA图，构建LR分析表：
   1.1 对于待约项目和移入项目，大家的操作都是一样的。
   1.2 对于规约项目，大家具有不同的操作：
   ① LR(0)对于所有的非终结符，都采取规约的操作；
   ② SLR(1)仅对于该规约项目的左部的FOLLOW集中的非终结符采取规约操作；
   ③ LR(1)仅对于该规约项目的搜索符集中的非终结符采取规约操作。

L:从左向右扫描输入字符串
R：自底向上规约，使用的是最左规约，也就是反向的最右推导
K：向前看K个字符，K=1时省略

---

U5 语法制导翻译（包含8~10讲）

5-1 语法制导翻译概述

5-2 语法制导定义SDD

5-3 SDD求值顺序

1. 依赖图

5-4 S属性定义和L属性定义

1. S属性SDD=S属性定义=S-SDD：仅使用综合属性。适用于自底向上语法分析。
2. L属性SDD=L属性定义=L-SDD：可以有综合属性，也可以有继承属性（但是继承属性必须是自己的、左兄弟节点的或者是父节点的）。
3. 有上可知，L-SDD包含S-SDD。

5-5语法制导翻译方案SDT

1. SDT可以看作是SDD的具体实现方案
2. 将S-SDD转换为SDT：这个较为简单，因为S属性定义中，所有的属性值都是综合属性，只有在所有的子节点计算完毕之后才可以计算综合属性，所以语义动作直接放在产生式的最后即可。
3. 将CFG转化成SDT之后，对应的分析SLR规约过程是，“状态-符号”栈扩展为“状态-符号-属性值”栈。
4. L-SDT的话，综合属性同上，继承属性放在该非终结符即将出现的位置。这一点比较好理解，因为继承属性必须在这个非终结符出现之前计算好。

5-6在非递归的预测分析过程中进行翻译

1. 非递归的LL分析，和L-SDT类似。

5-7在递归的预测分析过程中进行翻译

1. 递归预测分析法就是为每个非终结符编写一个函数，当分析这个非终结符的时候调用这个函数即可。现在为了完成翻译，需要修改补充这个函数即可。继承属性作为形参，返回值作为综合属性。

5-8L属性的自底向上翻译

1. 所有S-SDD都可以用于自底向上，因为它的属性是综合属性。但是L-SDD中包含继承属性，所以需要修改才能进行自底向上翻译。
2. 修改:引入一个非终结符（称为标记非终结符），该标记非终结符具有唯一的空产生式，语义动作和原等价。（标记非终结符的继承属性是原语义动作右边的值，综合属性就是计算结果，同时也是原非终结符动作的继承属性）
3. 这个修改过后，原LL文法实际上变成了LR文法，可以进行LR分析。

语法制导翻译小结：
语法制导翻译是一种技术，该技术可以在语法分析（规约、推导）的同时进行语义分析。
基本思想：

1. 将（语言结构的）语义以属性的形式赋予（代表此结构的）文法符号。
2. 属性的计算以语义规则的形式赋予（由文法符号组成的）产生式。
3. 在语法分析的（规约、推导）同时，通过语义规则实现对属性的计算，以达到对语义的处理。

---

U6 中间代码生成（包含11~14讲）

这一章主要学习各种语句的翻译

6-1类型表达式

1. 类型表达式就是一套古怪的抽象定义，一套表示规则

6-2声明语句的翻译

1. 变量offset表示下一个可用的位置
2. 声明语句的翻译，仍然是一些产生式的翻译，和上一章没啥区别，就是在推导的时候执行语义动作即可。

6-3简单赋值语句的翻译

1. code属性包含翻译方案的三地址码序列，表达式的翻译过程中，需要多次复制子表达式的code内容，还需要生成新的结合的三地址码，较为复杂，因此产生了“增量翻译方案”。
2. 根据例子，发现翻译过程还是比较直观的，只是去掉了原始的冗余部分。

6-4数组引用的翻译

1. 重点是对于数组元素位置的翻译，特别是多维数组的时候。
2. 可以发现，三地址码是规约过程中进行的语义动作生成的。

6-5控制流语句及其SDT

1. 主要讲分支语句和循环语句，根据布尔表达式的真假结果跳转到不同的代码段。
2. 控制流语句分析的时候需要画程序片段图，很多小方块。我想你应该记起来上课时候的内容了。

6-6布尔表达式及其SDT

6-7控制流翻译的例子

6-8布尔表达式的回填

1. 回填技术将所有属性转化成综合属性，方便于LR分析

6-9控制流语句的回填

6-10switch语句的翻译

1. 高效n回填，先把每个代码块和符号绑定起来，最后再全部回填

6-11过程调用语句的翻译

1. 第一步将所有的参数单独计算出来，然后直接调用函数即可

---

U7 运行存储分配（包含15讲）

7-1运行存储分配概述

1. 有个活动记录的重要概念，其中

控制链：指向调用者的活动记录
访问链：用来访问存放于其他活动记录中的非局部数据

7-2静态存储分配

1. 顺序分配法：按照过程出现的先后顺序逐段分配存储空间。缺点是比较浪费空间
2. 层次分配法：并列过程就共享分配空间

7-3栈式存储分配

1. 引入了活动树的概念

7-4调用序列和返回序列

1. 调用者和被调用者分工合作完成活动表的相应位置的填写

7-5非局部数据的访问

1. 不支持过程嵌套的语言：数据只有两种，一种是局部数据（存放在栈中），一种是全局数据（存放在静态数据中）。这两种数据访问都比较方便。
2. 支持过程嵌套的语言（一个过程中定义了另一个过程）：

嵌套深度：没有被任何过程嵌套的过程，嵌套深度为1；此外的依次+1。
变量的嵌套深度和定义它的过程的嵌套深度等同。

访问链指针：使得内嵌过程可以访问外围过程的对象。内嵌过程的访问链指向外围活动的活动记录。

7-6符号表

7-7符号表的建立

---

U8 代码优化(包含16-19讲)

8-1流图

1. 基本块划分算法：找到“首指令”，一个基本块包含一条首指令1到另一条首指令2（不含）。
   首指令寻找算法：1）程序开始的第一条指令；2）跳转语句的目标指令；3）紧跟跳转语句后面的一条语句（实际上这是另一个分支的开始）
2. 流图：就是程序控制流的形象表示，其节点是基本块。基本快之间的指向连线根据语义（或者他给出的算法）计算即可。

8-4基本块的优化

1. 基本块的优化是局部优化，首先将基本块转化成DAG图才可以优化。
2. DAG图可以自动发现公共子表达式、删除无用代码（根节点的值是不再被引用的值，如果在该基本块外也不被引用，就可以删除该根节点 <不活跃根节点> ；以此递归）。
3. 构造DAG图，是实现局部优化的手段。根据DAG图，我们可以进行2中描述的局部优化。该过程称为DAG基本块的重组。
4. 数组元素比较特别，可以参考下PPT，有个“杀死”原则。

---

做题笔记

1. 【直接短语 VS. 素短语】
   1.1 直接短语：只有父子两代的一个子树，它的叶子节点从左到右的排序，就是直接短语。
   1.2 素短语：包含终结符的短语，且该短语中不再含有其他素短语。（仔细思考发现不是直接短语的子集，可以超过父子两代，如果都是非终结符推导的话。）
   1.3 句柄：一个句型的分析树中最左面的直接短语
2. LR(1)中的展望符（搜索符），就是产生式左部FOLLOW集的一个真子集，是对SLR(1)方法的精细化。计算方法是，在该产生式中，FIRST（β<自生的> α<继承的>）
3. LR(0), SLR(1), LR(1)的分析表几乎类似，只是逐渐加强规约的条件，减少冲突。LR(0)中遇到任何符号都可以规约；SLR(1)中遇到产生式左部的FOLLOW集元素才可以规约；LR(1)中遇到FOLLOW集的子集才可以规约。
4. 根据题目，“传名”就是传递引用（会改变变量在存储空间中的值）、“传值”就是传递数值（不改变实参值）

1. 传值调用（call-by-value）：主调过程计算实参，并把它们的值放入到形参的存储空间中。（不修改实参值）
2. 引用调用（call-by-reference又称传地址）：主调程序把实参的地址传递给相应的形参。（修改实参值）【当实参为表达式或常数时,先将表达式和常数的值计算出来后,存放到临时单元,然后将临时单元的地址传给形参单元
   （就是一种复杂的传地址方式）】
3. 复制恢复（copy-restore又称传值结果）：被调程序同时接受参数的值和地址，返回的时候按照地址，把修改后的值覆盖实参。（修改实参值）
4. 传名调用（call-by-name）：每当要对某形参进行访问时，就调用THUNK子程序，以获得相应实参地址或值。(修改实参值）

5. 句型：终结符和非终结符的组合 句子：终结符串
6. 活前缀就是分析栈中的内容，不包含句柄之后的任何内容（因为一旦包含，那就会被规约）。
7. 代码优化技术汇总：

1. 删除公共子表达式
2. 复制传播（1会引入2；在复制语句f:= g之后尽可能用g代替f；为其他优化带来机会）
3. 强度减弱
4. 删除无用代码
5. 删除归纳变量（多个变量相互关联同时变化，只保留一个归纳变量）
6. 代码外提（就是CSAPP中学的循环不变式）
7. 合并常量（常量的计算）