编译原理习题Ch2.8

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📘 Exercise 2.8.1

❖ Problem（题目）

For-statements in C and Java have the form:

for ( expr1 ; expr2 ; expr3 ) stmt

其中：

• expr1：循环开始前执行一次（初始化）
• expr2：每次迭代前的判断条件，若为 0 则退出
• expr3：每轮循环末尾执行（通常是自增）
• stmt：循环体

等价于：

expr1;
while (expr2) {
    stmt;
    expr3;
}

任务：定义一个类 For 来表示 for 语句，类似于图 2.43 中的 If 类。

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✅ Answer（答案）

class For extends Stmt {
  Expr E1;  // 初始化表达式
  Expr E2;  // 判断条件
  Expr E3;  // 每次循环末执行
  Stmt S;   // 循环体

  public For(Expr expr1, Expr expr2, Expr expr3, Stmt stmt){
    E1 = expr1;
    E2 = expr2;
    E3 = expr3;
    S = stmt;
  }

  public void gen(){
    E1.gen();  // 执行初始化
    Label start = new Label();
    Label end = new Label();
    emit(start + ":");  // 循环开始位置
    emit("ifFalse " + E2.rvalue().toString() + " goto " + end);  // 判断条件
    S.gen();   // 执行循环体
    E3.gen();  // 执行增量表达式
    emit("goto " + start);  // 返回循环开头
    emit(end + ":");  // 循环结束
  }
}

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🧠 Explanation（解释）

这个类表示 for 循环的语义为：

1. E1 是开始前执行的表达式（初始化变量）。
2. start 是循环体的开始标签。
3. E2 是判断是否继续循环，如果 false（例如为 0）就跳出循环。
4. 执行语句 S，然后再执行 E3（如 i++），再跳回 start。
5. 如果条件失败，就跳转到 end，即循环结束。

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📘 Exercise 2.8.2

❖ Problem（题目）

C 语言没有布尔类型。演示 C 编译器如何将 if 语句转换成三地址代码（three-address code）。

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✅ Answer（答案）

默认 if 的翻译使用：

emit("ifFalse " + E.rvalue().toString() + " goto " + after);

但 C 没有布尔类型，判断条件为 0（假）或非 0（真），所以可以改成：

emit("ifEqual " + E.rvalue().toString() + " 0 goto " + after);

或者简化为：

emit("ifEqualZero " + E.rvalue().toString() + " goto " + after);

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🧠 Explanation（解释）

• 在 Java 或其他语言中，有布尔类型（如 true, false），可以直接判断 if (cond) {...}。
• 但在 C 中，条件 cond 是一个整数表达式，0 表示假，非 0 表示真。
• 所以 C 的 if (E) 实际上是：“如果 E == 0，则跳过”。
• 因此，if 语句的生成必须显式地和 0 比较，使用 ifEqual 或 ifEqualZero 等三地址跳转语句。

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