抽象語法樹簡介

(一)簡介

抽象語法樹（abstract syntax code，AST）是源代碼的抽象語法結構的樹狀表示，樹上的每一個節點都表示源代碼中的一種結構，這因此說是抽象的，是由於抽象語法樹並不會表示出真實語法出現的每個細節，好比說，嵌套括號被隱含在樹的結構中，並無以節點的形式呈現。抽象語法樹並不依賴於源語言的語法，也就是說語法分析階段所採用的上下文無文文法，由於在寫文法時，常常會對文法進行等價的轉換（消除左遞歸，回溯，二義性等），這樣會給文法分析引入一些多餘的成分，對後續階段形成不利影響，甚至會使合個階段變得混亂。因些，不少編譯器常常要獨立地構造語法分析樹，爲前端，後端創建一個清晰的接口。

抽象語法樹在不少領域有普遍的應用，好比瀏覽器，智能編輯器，編譯器。

 

(二)抽象語法樹實例

 

(1)四則運算表達式

表達式: 1+3*(4-1)+2

抽象語法樹爲：

 

(2)xml

代碼2.1：

 

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

 

抽象語法樹

 

 

 

 

(3)程序1

代碼2.2

 

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

 

抽象語法樹

 

(4)程序2

代碼2.3

 

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

 

抽象語法樹

 

(三)爲何須要抽象語法樹

當在源程序語法分析工做時，是在相應程序設計語言的語法規則指導下進行的。語法規則描述了該語言的各類語法成分的組成結構，一般能夠用所謂的先後文無關文法或與之等價的Backus-Naur範式(BNF)將一個程序設計語言的語法規則確切的描述出來。先後文無關文法有分爲這麼幾類：LL(1)，LR(0)，LR(1)， LR(k) ,LALR(1)等。每一種文法都有不一樣的要求，如LL(1)要求文法無二義性和不存在左遞歸。當把一個文法改成LL(1)文法時，須要引入一些隔外的文法符號與產生式。

例如，四則運算表達式的文法爲：

文法1.1

 

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

 

改成LL(1)後爲：

文法1.2

 

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

例如，當在開發語言時，可能在開始的時候，選擇LL(1)文法來描述語言的語法規則，編譯器前端生成LL(1)語法樹，編譯器後端對LL(1)語法樹進行處理，生成字節碼或者是彙編代碼。可是隨着工程的開發，在語言中加入了更多的特性，用LL(1)文法描述時，感受限制很大，而且編寫文法時很吃力，因此這個時候決定採用LR(1)文法來描述語言的語法規則，把編譯器前端改生成LR(1)語法樹，但在這個時候，你會發現很糟糕，由於之前編譯器後端是對LL(1)語樹進行處理，不得不一樣時也修改後端的代碼。

抽象語法樹的第一個特色爲:不依賴於具體的文法。不管是LL(1)文法，仍是LR(1)，或者仍是其它的方法，都要求在語法分析時候，構造出相同的語法樹，這樣能夠給編譯器後端提供了清晰，統一的接口。即便是前端採用了不一樣的文法，都只須要改變前端代碼，而不用連累到後端。即減小了工做量，也提升的編譯器的可維護性。

抽象語法樹的第二個特色爲:不依賴於語言的細節。在編譯器家族中，大名鼎鼎的gcc算得上是一個老大哥了，它能夠編譯多種語言，例如c，c＋＋，java，ADA，Object C， FORTRAN， PASCAL，COBOL等等。在前端gcc對不一樣的語言進行詞法，語法分析和語義分析後，產生抽象語法樹造成中間代碼做爲輸出，供後端處理。要作到這一點，就必須在構造語法樹時，不依賴於語言的細節，例如在不一樣的語言中，相似於if－condition－then這樣的語句有不一樣的表示方法

在c中爲：

 

if(condition)
{
    do_something();
}

 

     在fortran中爲：

 

If condition then
    do_somthing()
end if

 

在構造if－condition－then語句的抽象語法樹時，只須要用兩個分支節點來表於，一個爲condition，一個爲if_body。以下圖：

在源程序中出現的括號，或者是關鍵字，都會被丟掉。

 

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

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