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编译原理(第三版) 陈火旺等编著 （2012年9月-12月） 主讲：朱世松 计算机学院 第四章 语法分析—自上而下分析 本章主要介绍语法分析的处理 要进行语法分析，必须对语言的语法结构进行描述。 采用正规式和有限自动机可以描述和识别语言的单词符号； 用上下文无关文法来描述语法规则。 上下文无关文法的定义： 一个上下文无关文法G是一个四元式 G=(VT，VN，S，P)，其中 VT：终结符集合(非空) VN：非终结符集合(非空)，且VT ? VN=? S：文法的开始符号，S?VN P：产生式集合(有限)，每个产生式形式为 P??， P?VN， ? ? (VT ? VN)* 开始符S至少必须在某个产生式的左部出现一次。 4.1 语法分析器的功能 语法分析的任务是分析一个文法的句子结构。 语法分析器的功能：按照文法的产生式(语言的语法规则)，识别输入符号串是否为一个句子。 语法分析的方法： 自下而上分析法(Bottom-up) 自上而下分析法(Top-down) 基本思想：它从文法的开始符号出发，反复使用各种产生式，寻找匹配的推导。 4.2 自上而下分析面临的问题 自上而下就是从文法的开始符号出发，向下推导，推出句子。 带“回溯”的 不带回溯的递归子程序(递归下降)分析方法。 自上而下分析的主旨：对任何输入串，试图用一切可能的办法，从文法开始符号(根结点)出发，自上而下地为输入串建立一棵语法树。或者说，为输入串寻找一个最左推导。 例3.4.1 假定有文法G(S): (1) S→xAy (2) A→**|* 分析输入串x*y(记为?)。 当某个非终结符有多个产生式候选时，可能带来如下问题: 1. 分析过程中，当一个非终结符用某一个候选匹配成功时，这种匹配可能是暂时的。出错时，不得不“回溯”。 2. 文法左递归问题。一个文法是含有左递归的，如果存在非终结符 P: 4.3 LL(1)分析法 构造不带回溯的自上而下分析算法 要消除文法的左递归性 克服回溯 4.3.1 左递归的消除 直接消除见诸于产生式中的左递归：假定关于非终结符P的规则为 P→P? | ? 其中?不以P开头。 我们可以把P的规则等价地改写为如下的非直接左递归形式： P→?P? P?→?P?|? 一般而言，假定P关于的全部产生式是 P→P?1 | P?2 | … | P?m | ?1 | ?2|…|?n 其中，每个?都不等于?，每个?都不以P开头 那么，消除P的直接左递归性就是把这些规则改写成： P→?1P? | ?2P? | … | ?nP? P?→?1P? | ?2P? |… | ?mP? | ? 例4.2 文法G(E): E→E＋T | T T→T*F | F F→(E) | i 消去直接左递归： E→TE? E?→+TE? | ? T→FT? T?→*FT? | ? F→(E) | i 例如文法G(S): S→Qc|c Q→Rb|b R→Sa|a 虽没有直接左递归，但S、Q、R都是左递归的 S?Qc?Rbc?Sabc 消除左递归的算法: 1. 把文法G的所有非终结符按任一种顺序排列成P1，P2，…，Pn；按此顺序执行； 2. FOR i:=1 TO n DO BEGIN FOR j:=1 TO i-1 DO 把形如Pi→Pj?的规则改写成 Pi→?1?|?2?|…|?k? ; (其中Pj→?1|?2|…|?k是关于Pj的所有规则) 消除关于Pi规则的直接左递归性 END 3. 化简由2所得的文法。去除那些从开始符号出发永远无法到达的非终结符的产生规则。 例 考虑文法G(S) S→Qc|c Q→Rb|b (4.3) R→Sa|a 令它的非终结符的排序为R、Q、S。 对于R，不存在直接左递归。 把R代入到Q的有关候选后，把Q的规则变为 Q→Sab | ab | b 现在的Q不含直接左递归，把它代入到S的有关候选后，S变成 S→Sabc | abc | bc | c 消除S的直接左递归后： S→abcS? | bcS? | cS? S?→abcS? | ? Q→Sab |ab | b R→Sa|a 关于Q和R的规则已是多余的，化简为： S→abcS? | bcS? | cS? S?→abcS? | ?