抽象语法树简介

(一)简介

抽象语法树（abstract syntax code，AST）是源代码的抽象语法结构的树状表示，树上的每一个节点都表示源代码中的一种结构，这因此说是抽象的，是由于抽象语法树并不会表示出真实语法出现的每个细节，好比说，嵌套括号被隐含在树的结构中，并无以节点的形式呈现。抽象语法树并不依赖于源语言的语法，也就是说语法分析阶段所采用的上下文无文文法，由于在写文法时，常常会对文法进行等价的转换（消除左递归，回溯，二义性等），这样会给文法分析引入一些多余的成分，对后续阶段形成不利影响，甚至会使合个阶段变得混乱。因些，不少编译器常常要独立地构造语法分析树，为前端，后端创建一个清晰的接口。

抽象语法树在不少领域有普遍的应用，好比浏览器，智能编辑器，编译器。

 

(二)抽象语法树实例

 

(1)四则运算表达式

表达式: 1+3*(4-1)+2

抽象语法树为：

 

(2)xml

代码2.1：

 

<letter>
  <address>
    <city>ShiChuang</city>
  </address>
  <people>
    <id>12478</id>
    <name>Nosic</name>
  </people>
</letter>

 

抽象语法树

 

 

 

 

(3)程序1

代码2.2

 

while b != 0
{
    if a > b
        a = a-b
    else
        b = b-a
}
return a

 

抽象语法树

 

(4)程序2

代码2.3

 

sum=0
for i in range(0,100)
    sum=sum+i
end

 

抽象语法树

 

(三)为何须要抽象语法树

当在源程序语法分析工做时，是在相应程序设计语言的语法规则指导下进行的。语法规则描述了该语言的各类语法成分的组成结构，一般能够用所谓的先后文无关文法或与之等价的Backus-Naur范式(BNF)将一个程序设计语言的语法规则确切的描述出来。先后文无关文法有分为这么几类：LL(1)，LR(0)，LR(1)， LR(k) ,LALR(1)等。每一种文法都有不一样的要求，如LL(1)要求文法无二义性和不存在左递归。当把一个文法改成LL(1)文法时，须要引入一些隔外的文法符号与产生式。

例如，四则运算表达式的文法为：

文法1.1

 

E->T|EAT
T->F|TMF
F->(E)|i
A->+|-
M->*|/

 

改成LL(1)后为：

文法1.2

 

E->TE'
E'->ATE'|e_symbol
T->FT'
T'->MFT'|e_symbol
F->(E)|i
A->+|-
M->*|/

例如，当在开发语言时，可能在开始的时候，选择LL(1)文法来描述语言的语法规则，编译器前端生成LL(1)语法树，编译器后端对LL(1)语法树进行处理，生成字节码或者是汇编代码。可是随着工程的开发，在语言中加入了更多的特性，用LL(1)文法描述时，感受限制很大，而且编写文法时很吃力，因此这个时候决定采用LR(1)文法来描述语言的语法规则，把编译器前端改生成LR(1)语法树，但在这个时候，你会发现很糟糕，由于之前编译器后端是对LL(1)语树进行处理，不得不一样时也修改后端的代码。

抽象语法树的第一个特色为:不依赖于具体的文法。不管是LL(1)文法，仍是LR(1)，或者仍是其它的方法，都要求在语法分析时候，构造出相同的语法树，这样能够给编译器后端提供了清晰，统一的接口。即便是前端采用了不一样的文法，都只须要改变前端代码，而不用连累到后端。即减小了工做量，也提升的编译器的可维护性。

抽象语法树的第二个特色为:不依赖于语言的细节。在编译器家族中，大名鼎鼎的gcc算得上是一个老大哥了，它能够编译多种语言，例如c，c＋＋，java，ADA，Object C， FORTRAN， PASCAL，COBOL等等。在前端gcc对不一样的语言进行词法，语法分析和语义分析后，产生抽象语法树造成中间代码做为输出，供后端处理。要作到这一点，就必须在构造语法树时，不依赖于语言的细节，例如在不一样的语言中，相似于if－condition－then这样的语句有不一样的表示方法

在c中为：

 

if(condition)
{
    do_something();
}

 

     在fortran中为：

 

If condition then
    do_somthing()
end if

 

在构造if－condition－then语句的抽象语法树时，只须要用两个分支节点来表于，一个为condition，一个为if_body。以下图：

在源程序中出现的括号，或者是关键字，都会被丢掉。

 

参考：https://www.jianshu.com/p/6a2f4ae4e099

转自：http://blog.chinaunix.net/uid-26750235-id-3139100.html