语义分析编译器阶段有哪些子阶段？

Question

我对了解编译器的真正工作原理很感兴趣。我翻阅了几本书，他们都同意编译器阶段大致是这样的事实（如果我错了，请纠正我）：词法分析，语法分析，语义分析，中间代码，代码优化，代码生成。词汇和语法阶段看起来非常清晰和直接的方法（但这当然并不意味着容易）。但是，我仍然无法找到语义阶段的真正组成部分。一方面，我知道应该有一些子阶段，如范围检查、声明检查和类型检查，但一直困扰我的问题是：是否还有其他事情需要做。你能告诉我在这个阶段必须采取哪些强制性步骤吗？我知道这在很大程度上取决于编程语言和编译器实现，但你能给我一些关于 C/C++、Java 的例子吗？您能否指点我一本书/页面/文章，我可以在哪里深入阅读这些内容。谢谢。

编辑： 我看过的书是“编译器：原理、技术和工具”，Aho 和“现代编译器设计”，Grune，Reeuwijk。我无法使用它们回答这个问题。如果您觉得这个问题过于宽泛，请考虑您选择的 C、C++ 或 Java 编译器实现来给出答案。

Answer 1

许多编译器以一种或另一种形式经历了典型的“语义分析”阶段。在进行词法分析和解析之后，通常会按此顺序执行以下操作：

• 名称和类型解析。确定词法范围、在此类范围中声明的标识符、这些标识符的类型信息，以及对于标识符的每个非声明使用，它所引用的声明

• 控制流分析。在代码显式和/或隐含的计算（例如构造函数）上构建控制流图。

• 数据流分析。确定变量接收新值的位置，以及程序其他部分读取这些值的位置。 （这通常在程序内进行局部分析，然后可能跨程序进行分析）。

也经常做，作为数据流分析的一部分：

• 指向分析。在代码中的每个位置确定每个指针可能引用的实体

• 调用图。跨过程构建调用图，通常考虑间接函数指针，其估计值出现在指向分析期间。

实际上，其中一些需要交错以产生更好的结果。

除此之外，还有许多分析用于支持各种优化和代码生成过程。如果您真的想了解更多信息，请查阅任何不错的编译器书籍。

Answer 2

您根本不必将其划分为子阶段。有许多事情需要做，但至少从概念上讲，它们都是在从上到下遍历解析树并再次备份时完成的。它们到底是什么以及这一切究竟是如何发生的，取决于语言、正在处理的语句、特定的编译器编写者……

你可以开始制作一个列表：

1. 建立符号表。
2. 查找所引用变量的声明。
3. 检查变量数据类型的兼容性。
4. 建立子表达式类型。
5. ...

您可以看到，这些在实践中必须有所混合，而不是构成可分离的子阶段。

Answer 3

正如 templatetypedef 已经提到的，语义分析是特定于语言的。对于 C++，它会涉及到需要哪些模板实例化（C++ 语言倾向于越来越多的语义分析），而对于 Java，则需要进行一些检查异常分析。

即使对于 C，GNU C 编译器也可以配置为检查给定字符串插值的参数。我想 GCC 有数百种与半语义分析相关的选项可供选择。如果您正在撰写有关该主题的论文，则可以花一个下午的时间来数它们：)

除了可用性之外，我发现语义分析是当今静态类型命令式面向对象语言的不同之处。