编译原理递归下降分析法

所谓递归下降法 (recursive descent method)，是指对文法的每一非终结符号，都根据相应产生式各候选式的结构，为其编写一个子程序 (或函数)，用来识别该非终结符号所表示的语法范畴。例如，对于产生式E′→+TE′，可写出相应的子程序如下：

exprprime( )
{
if (match (PLUS))
{
advance( );
term( );
exprprime( );
}
}
     其中： 函数match()的功能是，以其实参与当前正扫视的符号 (单词)进行匹配，若成功则回送true，否则回送false；函数advance()是一个读单词子程序，其功能是从输入单词串中读取下一个单词，并将它赋给变量Lookahead;term则是与非终结符号T相对应的子程序。诸如上述这类子程序的全体，便组成了所需的自顶向下的语法分析程序。
     应当指出，由于一个语言的各个语法范畴 (非终结符号)常常是按某种递归方式来定义的，此种特点也就决定了这组子程序必然以相互递归的方式进行调用，因此，在实现递归下降分析法时，应使用支持递归调用的语言来编写程序。所以，通常也将上述方法称为递归子程序法。
     例42对于如下的文法G［statements］:
statements→expression; statements |ε
expression→term expression′
expression′→+term expression′ |ε
term→factor term′
term′→*factor term′ |ε
factor→numorid | (expression)
通过对其中各非终结符号求出相应的FIRST集和FOLLOW集 (计算FIRST集和FOLLOW集的方法后面再做介绍)，可以验证，此文法为一LL(1)文法，故可写出递归下降语法分析程序如程序41所示(其中，在文件lex.h里，将分号、加号、乘号、左括号、右括号、输入结束符及运算对象分别命名为SEMI，PLUS，TIMES，LP，RP，EOI及NUMORID，并指定了它们的内部码；此外，还对外部变量yytext，yyleng及yylineno进行了说明)。

程序 G\[statements\]的递归下降语法分析程序
1/* Basic parser, shows the structure but there's no code generation */
2
3#include <stdio.h>
4#include "lex.h"
5
6statements ( )
7{
8/* statements → expression SEMI
9 *| expression SEMI statements
10*/
11
12expression( );
13
14if (match (SEMI))
15advance( );
16else
17fprintf (stderr, "%d: Inserting missing semicolon＼n", yylineno);
18
19if (!match (EOI))
20statements ( );/* Do another statement. */
21}
22
23expression( )
24{
25/* expression → term expression′ */
26
27term( );
28exprprime( );
29}
30
31exprprime( )
32{
33/* expression′ → PLUS term expression′
34 *| epsilon
35 */
36
37if (match (PLUS))
38{
39advance ( )；
40term( )；
41exprprime( );
42}
43}
44
45term( )
46{
47/* term → factor term′ */
48
49factor( )；
50termprime( );
51}
52
53termprime( )
54{
55/* term′→TIMES factor term′
56 *| epsilon
57 */
58
59if (match (TIMES))
60{
61advance( );
62factor( );
63termprime( );
64}
65}
66
67factor( )
68{
69/* factor → NUMORID
70 *| LP expression RP
71 */
72
73if (match (NUMORID))
74advance( );
75
76else if (match (LP))
77{
78advance( );
79expression( );
80if (match(RP))
81advance( );
82else
83fprintf (stderr, "%d: Mismatched parenthesis＼n", yylineno);
84}
85else
86fprintf (stderr, "%d： Number or identifier expected＼n", yylineno);
87}
利用程序41进行语法分析时，我们约定，如果当前的输入符号不是应出现的符号 (例如，对于第37行，当前的输入符号不是加号)，则用相应的ε产生式进行推导。另外，上述程序有两个比较明显的缺点： 一是频繁的递归调用将使工作效率大为降低；二是缺乏较完善的语法检查和出错处理。这可通过适当改写文法和扩充程序的功能来改善。例如，可将原文法改写为如下的文法G′［statements］:
statements→{expression;}
expression→term{+term}
term→factor{*factor}
factor→numorid | (expression)
此时，对一些子程序的递归调用就可用一段代码的重复执行来代替。于是，对于文法G′［statements］，可写出改进的递归下降分析程序如程序42所示。
程序 42改进的递归下降语法分析程序
1/* Revised parser */
2
3#include <stdio.h>
4#include "lex.h"
5
6voidfactor(void);
7voidterm(void);
8voidexpression(void);
9
10statements( )
11{
12/* statements → expression SEMI | expression SEMI statements */
13
14while (!match (EOI))
15{
16expression( );
17
18if (match (SEMI))
19advance( );
20else
21fprintf (stderr, "%d: Inserting missing semicolon＼n", yylineno);
22}
23}
24
25voidexpression( )
26{
27/* expression → term expression′
28 * expression′ → PLUS term expression′ | epsilon
29 */
30
31if (!legallookahead (NUMORID, LP,0))
32return;
33
34term( );
35while (match (PLUS))
36{
37advance( );
38term( );
39}
40}
41
42voidterm( )
43{
44if (!legallookahead (NUMORID, LP,0))
45return;
46
47factor( );
48while (match (TIMES))
49{
50advance( );
51factor( );
52}
53}
54
55voidfactor( )
56{
57if (!legallookahead (NUMORID, LP,0))
58return;
59
60if (match (NUMORID))
61advance( );
62
63else if (match (LP))
64{
65advance( );
66expression( );
67if (match (RP))
68advance( );
69else
70fprintf (stderr, "%d: Mismatched parenthesis＼n", yylineno);
71}
72else
73fprintf (stderr, "%d: Number or identifier expected＼n", yylineno);
74}
在程序42的expression( )、term( )及factor( )等三个函数中，都调用了一个名为legallookahead的函数。此函数的实参是相应非终结符FIRST集合中的各个元素，并且用一个0作为最后一个实参，其功能是： 检查当前的输入符号是否属于相应非终结符的FIRST集，若是其中的元素，则继续进行语法分析；否则，除报错外，还逐个删除输入串中的符号，直到出现属于该FIRST集中的某个符号为止。
     下面，我们列出函数legallookahead的代码如程序43所示。
     程序 43函数legallookahead
75#include <stdarg.h>
76
77#defineMAXFIRST16
78#defineSYNCHSEMI
79
80intlegallookahead (firstarg)
81intfirstarg;
82{
83/* Simple error detection and recovery. Arguments are a 0terminated list of
84 * those tokens that can legitimately come next in the input. If the list is
85 * empty, the end of file must come next. Print an error message if
86 * necessary. Error recovery is performed by discarding all input symbols
87 * until one that's in the input list is found
88 *
89 * Return true if there's no error or if we recovered from the error,
90 * false if we can't recover.
91 */
92
93valistargs;
94inttok;
95intlookaheads ［MAXFIRST］, *p=lookaheads, *current;
96interrorprinted=0;
97intrval=0；
98
99vastart (args, firstarg);
100
101if (!firstarg)
102{
103if(match (EOI))
104rval =1;
105}
106else
107{
108*p++=firstarg;
109while ((tok=vaarg(args, int)) && p＜&lookaheads［MAXFIRST］)
110*++p=tok;
111
112while (!match (SYNCH))
113{
114for (current = lookaheads; current ＜ p; ++currrent)
115if (match (*current))
116{
117rval = 1;
118goto exit;
119}
120
121if (!errorprinted)
122{
123fprintf (stderr, "Line %d: Syntax error＼n", yylineno);
124errorprinted = 1;
125}
126
127advance( );
128}
129}
130
131exit;
132vaend (args)
133return rval;
134}

---恢复内容结束---