第二章 高级语言及其语法描述计算机学院 辛明影1内容简介：本章概述程序设计语言的结构2.1 程序语言的定义 任何语言实现的基础是语言定义。 语言的定义决定了该语言 具有什么样 的语言功能、 什么样的数据结构、 什么 样的程序结构、 以及具体的使用形式 等细节问题。和主 要的共同特征， 并介绍程序设计语言主要 语句的文法描述与形式定义。 计算机学院 辛明影2对于编译程序设计者来说：语言 定义就是具体实现的理论依据。对于语言用户来说：语言定义就 是一本用户手册。2.1.1语法语言的语法是指这样一组规则， 用它可产生一个程序。 规则：词法规则语法规则 计算机学院 辛明影3词法规则是指单词符号的形成规则字母表就是一个有穷字符集。 C语言的字母表为：=a-z 、 AZ 、 09 、(、) 、 、 、 、.、! 、 、+ 、- 、* 、/ 、 C语言的标识符的构成规则：字母、下划线打头的字母、数字和下 划线构成的符号串。如：a1、ave 、_day一 .词法规则计算机学院 辛明影4上述的定义是用文字来描述的，当 设计编译程序时，就要把它用形式的 方式描述出来，就要用到形式语言。各类型的常数、标识符、基本字、算符和界符等正规式和有穷自动机是描述词法 结构和进行词法分析的有效工具在现今多数程序设计语言中，单词 符号一般包括：计算机学院 辛明影5C语言的标识符的文法和自动机描述：例：C语言标识符的文法描述L（G）=w/w为字母或-打头的字母数字 串解：P:I aB I -B I a B aB B dB Ba B d识别L（G）的自动机IBTa-a,d其它计算机学院 辛明影6SACDFEB7 ddddd dd ee+T*例：C语言实常数的文法描述文法：S dA A dA A eD A .B B dCC dC C eD D -E D +E D dFE dF F dF F d其它其它其它10003.1410e+3 3.14e-512e5计算机学院 辛明影7二.语法规则语法规则规定了如何从单词符号形 成更大的结构（即语法单位），换言之 ，语法规则是语法单位的形成规则 一般的程序设计语言的语法单位有： 表达式 、 语句 、 分程序 、 函数 、 过程和程序等下推自动机理论和上 下文无关文法是我们讨论 语法分析的理论基础计算机学院 辛明影8表达式：EE+TEE-TETTT*FTT/F TFF(E)F id主要语句的形式描述：计算机学院 辛明影9布尔表达式：B B or BB B and BB not BB(E）B id relop idB trueB false 计算机学院 辛明影10赋值、分支、循环语句：S id=ES if B then SS if B then S else S S while B do SS L L L ;SL S计算机学院 辛明影11调用语句：Scall id(Elist)Elist Elist,EElist E|计算机学院 辛明影12类型说明和过程说明语句：P DD D;DD id:TDid（Elist） D ; ST intT float计算机学院 辛明影13数组说明语句：L idElistElist Elist,EElist E计算机学院 辛明影142.1.2 语义例：a=b+c*d 例do 999 I=1,10对于一个语言来说，不仅要给出它的 词法、语法规则，而且要定义它的单词符 号和语法单位的意义，这就是语义问题对于编译程序来说，只有了解程序的语义 ，才知道应把它翻译成什么样的目标指令 代码计算机学院 辛明影152.2 构造基础 2.2.1 程序结构简介一个高级语言程序通常由若干子程序 段（过程、函数等）组成， 许多语言 还引入了类、程序包等更高级的结构计算机学院 辛明影16一.FORTRAN一个FORTRAN 程序由一个主 程序和若干个辅助程序段组成PROGRAM MAIN . END SUBROUTINE SUB1 . .END FUNCTION FUN1 . END它的定义是 并列的计算机学院 辛明影17FORTRAN 的构成特点：同一名字在不同的程序段中一般 都代表不同的对象，也就是说代表不 同的存贮单元PROGRAM MAIN .integer xEND SUBROUTINE SUB1 Integer x.ENDInteger xXX=9999100Integer x9999X=100XPROGRAM MAIN . END SUBROUTINE SUB1.END一个名字对应多个对象 计算机学院 辛明影18但是不同程序段里的同名公用块 却代表同一个存贮区域PROGRAM MAIN . Common a,bEND SUBROUTINE SUB1common x,y.ENDPROGRAM MAIN . END SUBROUTINE SUB1. ENDCommon a,babA=100 B=50100 50Common x,yx yY=x+100200共享存贮 单元多个名字对 应一个对象计算机学院 辛明影19二。PascalPascal 允许 子程序嵌套 定义 Program main说明部分Begin可执行部分endPascal的程序结构Program mainBeginendProcedure P1Begin endProcedure P11 Begin endProcedure P2 Begin end也允许并列 定义计算机学院 辛明影20关于名字的作用域的规定：标识符X的任意一次出现（除去说明 语句中）都意味着对某个说明语句中说明 的这个变量X的引用此时，说明语句同标识符X应共处一 个最小程序中，即： P1中说明的X只在P1中有效P11是P1的内层子程序，P11中没有再 对X作新的说明，则在P11中对X的引用，实 际上引用的就是P1中说明的X， 即内部 过程可以引用外部过程中定义的量 计算机学院 辛明影21三.java Java语言是 一种面向对 象的高级语 言，它很重 要的方面是 类和继承的 概念，同时 支持多态性 和动态绑定 等特性Class car Int color_num; Int door_num; Int speed; .Void push_break()Void add_oil() Class benz extends carDouble price;Void ABS( ) 计算机学院 辛明影22一个类把有关的数据及其操作封装 在一起构成一个抽象数据类型一个子类继承其父类的所有数据和 方法，并且可以加入自己新的定义在java中，变量和方法的定义之前 可以加上public、private、pretected 等修饰词，以限制其它类的对象对于这 些变量和方法的使用计算机学院 辛明影232.2.2 构造基础程序设计语言的数据对象：数据、 函数、 过程常用能反映其本质的、有助于记 忆的名字来表示一.名字特性： 一个名字对应一个对象 ，普通变量 多个名字对应一个对象 一个名字对应多个对象，common , 数组、重载、 局部变量、 重写、计算机学院 辛明影24每个对象可以看做是一个存贮单元 ， 可能是一个字，也可能是多个字名字具有属性，通常由说明语句给出一个名字的属性，包括：类型和作用域 类型决定了它有什么样的值，作用域规定了值的存在范围值在计算 机内的表示， 以及对它能施加什么样 的运算计算机学院 辛明影25二.数据类型 1.初等数据类型 数值数据：整形、实型、双精度等 ，可施行算术运算 逻辑数据：可施行逻辑运算 字符数据： 指针类型：计算机学院 辛明影26三。数据结构 1。数组从逻辑上讲，一个数组是由同类 型数据所组成的n 维矩形结构一个数组所需的存贮空间大小在 编译时就已知道的，则称此数组是一 个确定的数组；否则称为可变数组设int Al1u1,l2u2 lnun 为n 维数组各维的长度：di=ui-li+1 (1in) 计算机学院 辛明影27任一数组元素Ai1,i2, in的地址为：D=a+(i1-l1) d2d3 dn +(i2-l2) d2 d2 dn+ (in-1-ln-1) dn + (in-ln) 整理后C= ( (l1 d2 +l2) d3+ l3) d4+ + ln-1) dn+ ln C是数组计算中不 变的部分计算机学院 辛明影28变量部分：v= ( (i1 d2 +i2) d3+ i3) d4+ + in-1) dn+ in 任一数组元素Ai1,i2, in的地址:addr=a-c+v计算机学院 辛明影29在编译时，当遇到说明时，必须把 数组的有关信息记录在一个“内情向量 ”之中，用于数组元素的地址计算。数组的内情向量包括： 维数，各维的上、下限，首地址及数组 的类型 lnundn l2l1unund1d2N维数C常数T类型A首地址计算机学院 辛明影30对于确定数组来说，内情向量可 登记在符号表中；对于可变数组，内情向量的信息 在编译时无法全部知道，只有到运行 阶段才能全部确定下来，存贮分配也 要等到运行时方能进行计算机学院 辛明影312.记录（结构）从逻辑上讲，记录是由已知的数据 组合起来的一种结构Struct studentchar name20;boolean partmember; int age; stu; 计算机学院 辛明影32记录结构最简单的存贮方式是连续存放 上述的变量stu共占7个字，共28个字节Stu.nameStu.partmemberStu.age3.字符串、表格和队列kK+1.K+20.K+24.计算机学院 辛明影33四.抽象数据类型一个抽象数据类型包括：这种类型对象的封装作用于这些数据对象的抽象运 算的集合数据对象的一个集合C+、Java语言通过类对抽象类型 提供支持计算机学院 辛明影34五.语句与控制结构 1.表达式 要解决的问题：优先级 结合率 2.语句 语句可分为： 说明语句：可执行语句：定义各种不同数据类 型的变量和运算 描述语句的动作 执行