编译原理语法树及二义性PPT学习教案.pptx

【编译原理：语法树与二义性】 在编译原理中，语法树（也称为分析树或抽象语法树）是程序设计语言语法结构的一种图形表示。它将源代码的词法单元和语法结构可视化为一棵树状结构，其中每个内部节点代表一个语法构造，而叶节点则对应于词法单元，如标识符、运算符或常量。这种表示有助于理解程序的结构，并在编译过程中进行语法分析。 1. **上下文无关文法**：用于描述编程语言的语法规则通常由上下文无关文法（Context-Free Grammar, CFG）来定义。例如，给定的文法E→i | E+E | E*E | (E)和相关的语句构造，如变量声明、赋值语句、条件语句和循环语句，它们共同构成了一个简单的表达式解析规则。 2. **句型和语法树**：句型是根据文法规则可以推导出的符号串，而句子是句型的特例，即起始符号推导出的没有其他非终结符的句型。语法树是对句型推导过程的图形化表示，每个分支表示文法中的一个产生式应用。例如，对于句型(i*i+i)，可以构建不同的语法树，反映出不同的推导路径。 3. **推导序列**：最左推导和最右推导是两种常见的推导方式。最左推导是从起始符号开始，始终选择最左边的非终结符进行替换；最右推导则是始终选择最右边的非终结符。最左推导和最右推导的逆过程分别是最左归约和最右归约，它们在解析器构造中起到关键作用。 4. **文法二义性**：二义性是指一个文法的句子可以有多种不同的语法树，导致不同的解释。比如，文法G:E→i | E+E | E*E | (E)中的句型(i*i+i)可以有两种不同的语法树，这就会产生二义性。文法的二义性可能导致编译器无法确定正确的程序含义，因此通常需要避免。 5. **二义性判定和消除**：判断一个文法是否二义是不可判定的，意味着没有通用算法能确保在有限步骤内确定所有文法的二义性。然而，可以通过构造特定句子的多个语法树来证明文法的二义性。消除二义性的一种方法是改写文法，使其产生相同的语言但不再具有二义性，这可能涉及到引入新的非终结符或修改现有规则。 6. **先天二义的语言**：如果一个语言的所有可能文法都是二义的，那么这个语言被称为先天二义的。这意味着任何描述该语言的文法都将具有二义性，无论其构造如何。 7. **文法和语言的二义性**：文法的二义性并不等同于由其生成的语言的二义性。即使文法是二义的，它所描述的语言仍然可能是无二义的，只要所有合法的句子都有唯一解释即可。 在编译器设计中，理解和处理文法的二义性至关重要，因为它直接影响到编译器能否正确解析和理解源代码。通过合理的设计和优化，可以构建出既能正确识别语法又能避免二义性的解析机制。