項目的完整代碼在 C2j-Compiler

前言

有關符號表的文件都在symboltable包里

前面我們通過完成一個LALR(1)有限狀態自動機和一個reduce信息來構建了一個語法解析表，正式完成了C語言的語法解析。接下來就是進入語義分析部分，和在第二篇提到的一樣，語義分析的主要任務就是生成符號表來記錄變量和變量的類型，并且發現不符合語義的語句

描述變量

在C語言里對變量聲明定義里，主要有兩種描述

• 說明符（Specifier）

  說明符也就是對應C語言的一些描述變量類型或者像static，extern的關鍵字（像extern這些關鍵詞在這次實現的編譯器里并沒有用到，因為extern可能還要涉及到多個源文件的編譯和鏈接）

• 修飾符（Declarator）

  修飾符則是由變量名或者代表指針類型的星號，數組的中括號組成，修飾符屬于可以復雜的一部分，因為修飾符可以進行組合。所以對于組合的修飾符就可以創建多個Declarator，按順序鏈接起來

這樣就可以完成兩個類，這兩個類的邏輯都比較簡單：

Declarator類

• declareType：用來表示當前的Declarator是一個指針還是數組或者函數
• numberOfElements、elements：如果當前的類型是個數組的話，它們就表示數組的元素個數和數組元素

public class Declarator {public static int POINTER = 0;public static int ARRAY = 1;public static int FUNCTION = 2;private int declareType;private int numberOfElements = 0;HashMap<Integer, Object> elements = null;public Declarator(int type) {this.declareType = type;}... }

Specifier類

Specifier的屬性會比較多一點，但是在后面編譯器可能只支持int, char, void, struct四種類型

• basicType：用來表明當前變量的類型

• storageClass：表示變量的存儲方式（fixed，auto），這里我們把typedef的信息也放在這里，也就是說如果遇見typedef，那么storageClass會被設置為TYPEDEF

• constantValue和vStruct：這兩個屬于比較特殊的兩個屬性，它們表示枚舉類型和結構體，之所以特殊是因為它們之后要進行特殊處理。如果遇見枚舉類型相當于構造一個basicType是CONSTANT的Specifier，對應的值也就是constantValue了

public class Specifier {/*** Variable types*/public static int NONE = -1;public static int INT = 0;public static int CHAR = 1;public static int VOID = 2;public static int STRUCTURE = 3;public static int LABEL = 4;/*** storage*/public static int FIXED = 0;public static int REGISTER = 1;public static int AUTO = 2;public static int TYPEDEF = 3;public static int CONSTANT = 4;public static int NO_OCLASS = 0;public static int PUBLIC = 1;public static int PRIVATE = 2;public static int EXTERN = 3;public static int COMMON = 4;private int basicType;private int storageClass;private int outputClass = NO_OCLASS;private boolean isLong = false;private boolean isSigned = false;private boolean isStatic = false;private boolean isExternal = false;private int constantValue = 0;private StructDefine vStruct = null; }

描述符號表

在前面定義兩個描述變量的類，但是僅靠這兩個類還是無法準確的表達一個符號，所以我們需要包裝一下這兩個類，讓它更具表達力

編程很多時候都是根據特定的需求完成特定的數據結構，符號表在計算機里本質上也只是用來描述變量的數據結構而已

這個數據結構作為符號表有幾個基本的條件：

速度
因為符號表需要頻繁的插入和查找，所以查詢和插入速度必須要足夠的快

靈活
因為變量的定義的可能會很復雜，比如說多個修飾符再加上指針（(long int, long doube *)，所以在設計上必須足夠靈活

因為學習編譯器一直是跟著陳老師的課，所以符號表的設計也沿用老師的設計

為了保證上面兩個條件，我們選用鏈式哈希表來實現

這張圖是我網上找的，實際上沒有那么復雜

所有的變量都存儲到這個哈希表中，同名變量被哈希會被同一個地方，當然它們要屬于不同作用域，而區分不同作用域就在于這張圖上面一部分，它會把同一個作用域的變量連接起來

symboltable.Symbol

這個類用來描述符號表里的一個符號

如果從github下載源文件的話，里面有許多是在后面代碼生成才需要用到的，現在可以忽略

主要屬性有：

• level: 用來表明變量的層次
• duplicate：是否是一個同名變量
• args：如果該符號對應的是函數名,那么args指向函數的輸入參數符號列表
• next: 指向下一個同層次的變量符號

public class Symbol {String name;String rname;int level; boolean duplicate; Symbol args; Symbol next; }

這時候用Symbol加上之前的Specifier和Declarator就有足夠的表達力來描述一個符號，那么就需要把這三個類聯系起來，先增加一個TypeLink

TypeLink

TypeLink表示一個Specifier或者一個Declarator，這里用繼承來實現可能會顯得更好看一點

public class TypeLink {public boolean isDeclarator;/*** typedef int*/public boolean isTypeDef;/*** Specifier or Declarator*/public Object typeObject;private TypeLink next = null;public TypeLink(boolean isDeclarator, boolean typeDef, Object typeObj) {this.isDeclarator = isDeclarator;this.isTypeDef = typeDef;this.typeObject = typeObj;}public Object getTypeObject() {return typeObject;}public TypeLink toNext() {return next;}public void setNextLink(TypeLink obj) {this.next = obj;}}

這樣在Symbol里就要加入兩個屬性

typeLinkBegin和typeLinkEnd就是用來描述變量的說明符和修飾符的整個鏈表，也就是之前說的把這些修飾符或者說明符按順序連接起來

public class Symbol {String name;String rname;int level; boolean implicit; boolean duplicate; Symbol args; Symbol next;TypeLink typeLinkBegin;TypeLink typeLinkEnd; }

例子

這樣完成之后，例如

long int (*e)[10];

就可以這樣表示

Symboldeclartordeclartorspecifer

name:e	declareType = PONITER	declareType = array	basicType = INT isLong = TRUE
->	->	->	->

結構體符號的定義

StructDefine這個文件還沒講過，這個文件是用來描述結構體的，因為結構體本身的復雜性，所以就需要對它進行特殊處理，但是結構體本質上還是一堆變量的組合，所以依舊可以用上面的方法描述

• tag: 結構體的名稱
• level: 結構體的嵌套層次
• Symbol：對應結構體里的變量

public class StructDefine {private String tag;private int level;private Symbol fields;public StructDefine(String tag, int level, Symbol fields) {this.tag = tag;this.level = level;this.fields = fields;} }

例子

看一個結構體定義的例子

struct dejavidwh {int array1[5];struct dejavudwh *pointer1; } one;

小結

所以最后只需要

private HashMap<String, ArrayList<Symbol>> symbolTable = new HashMap<>();private HashMap<String, StructDefine> structTable = new HashMap<>();

就可以描述一個符號表

symbolTable里的key相當于變量的名字，而后面的ArrayList存放著同名變量，因為每個Symbol都有一個next指針來指向同級的其它Symbol，所以這樣的結構就相當于開頭描述的那個哈希表

這一節主要是描述了符號表的數據結構，兩個關鍵點是

描述變量

所以定義了修飾符和描述符來描述一個變量

關聯變量

定義了Symbol鏈表來串聯各個變量

另外我的github博客：https://dejavudwh.cn/

轉載于:https://www.cnblogs.com/secoding/p/11373929.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的从零写一个编译器（七）：语义分析之符号表的数据结构的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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