Синтаксические деревья

Результатом синтаксического разбора является дерево вывода. Оно содержит массу избыточной инфор­мации, которая для дальнейшей работы компилятора не требуется. Эта инфор­мация включает в себя все нетерминальные символы, содержащиеся в узлах дерева, — после того как дерево построено, они не несут никакой смысловой нагрузки и не представляют для дальнейшей работы интереса.

В синтаксическом дереве внутренние узлы (вершины) соответствуют операциям, а листья представляют собой операнды. Как правило, листья синтаксического дерева связаны с записями в таблице идентификаторов. Структура синтаксиче­ского дерева отражает синтаксис языка программирования, на котором написана исходная программа.

Синтаксические деревья могут быть построены компилятором для любой части входной программы. Не всегда синтаксическому дереву должен соответствовать фрагмент кода результирующей программы — например, возможно построение синтаксических деревьев для декларативной части языка. В этом случае опе­рации, имеющиеся в дереве, не требуют порождения объектного кода, но несут информацию о действиях, которые должен выполнить сам компилятор над со­ответствующими элементами. В том случае, когда синтаксическому дереву соот­ветствует некоторая последовательность операций, влекущая порождение фраг­мента объектного кода, говорят о дереве операций.

Дерево операций можно непосредственно построить из дерева вывода, порож­денного синтаксическим анализатором. Для этого достаточно исключить из де­рева вывода цепочки нетерминальных символов, а также узлы, не несущие се­мантической (смысловой) нагрузки при генерации кода. Примером таких узлов могут служить различные скобки, которые меняют порядок выполнения опера­ций и операторов, но после построения дерева никакой смысловой нагрузки не несут, так как им не соответствует никакой объектный код.

Алгоритм преобразования дерева семантического разбора в дерево операций мож­но представить следующим образом.

Шаг 1 Если в дереве больше не содержится узлов, помеченных нетерминальны­ми символами, то выполнение алгоритма завершено; иначе — перейти к шагу 2.

Шаг 2 Выбрать крайний левый узел дерева, помеченный нетерминальным сим­волом грамматики и сделать его текущим. Перейти к шагу 3.

Шаг 3 Если текущий узел имеет только один нижележащий узел, то текущий узел необходимо удалить из дерева, а связанный с ним узел присоединить к узлу вышележащего уровня (исключить из дерева цепочку) и вернуться к шагу 1; иначе — перейти к шагу 4.

Шаг 4 Если текущий узел имеет нижележащий узел (лист дерева), помеченный терминальным символом который не несет семантической нагрузки, тогда этот лист нужно удалить из дерева и вернуться к шагу 3; иначе - перейти к шагу 5.

Шаг 5 Если текущий узел имеет один нижележащий узел (лист дерева), поме­ченный терминальным символом, обозначающим знак операции, а остальные узлы помечены как операнды, то лист, помеченный знаком операции, надо уда­лить из дерева, текущий узел пометить этим знаком операции и перейти к шагу 1; иначе — перейти к шагу 6.

Шаг 6 Если среди нижележащих узлов для текущего узла есть узлы, помечен­ные нетерминальными символами грамматики, то необходимо выбрать крайний левый среди этих узлов, сделать его текущим узлом и перейти к шагу 3; иначе — выполнение алгоритма завершено.

Пусть в результате синтаксического разбора получено дерево разбора для цепочки (a+a)*b, имеющее следующий вид:

Рисунок 4.7 Дерево разбора

В результате применения алгоритма преобразования деревьев синтаксического разбора в дерево операций к дереву, представленному на рис. 4.7, получим дерево операций, представленное на рис. 4.8.

Рисунок 4.8 – Дерево операций