本文已收录到：中科大编译原理学习笔记 专题
- 中国科学技术大学 编译原理 语法分析的目标与分析树
- 中国科学技术大学 编译原理 语法分析器内部的实现
- 中国科学技术大学 编译原理 语法制导翻译和抽象语法树
- 中国科学技术大学 编译原理 语义分析（类型检查、上下文相关分析）
- 中国科学技术大学 编译原理 代码生成
- 中国科学技术大学 编译原理 中间表示
语义分析做什么事情？
下面一段代码有7个语义错误，编译器的语义分析就是研究这样的问题。
语法分析器所做的事情：输入程序语言的语义规则，输出Yes或者No。
同时语义分析器也是代码和编译器的工作界限，一段代码如果通过了语义分析器再有任何问题就不属于代码的问题，而是编译器的问题。
程序语言的语义规则
与之前的语法分析规则一样，语义分析也是计算机科学中的一个研究点，这是一个难点。不过大多数语言都是采取自然语言描述的，是教条的，是人为规定的，例如在C语言中会告诉你加号前后应该是整型数字或浮点型数字。
编程语言的使用者可以仅仅知道加号两边只用数字就行了，但是
，实现者还必须知道 浮点数+浮点数、浮点数+整数等等是否属于一个语言中的语义。
语义检查
实例：通过一门名叫C–的语言研究语义
问题：为什么要检测？
答：这部分语义检查、程序合法性检测是人为设计的，就是人为规定的，编译器在这里是研究怎么实现的，不是研究为什么要这么做的。为啥要检测，要这么设计？请看本小结末尾的总结。
表达式合法检测
这是C–语言表达式的语法规则：
下面的两个都是合法的程序：
下面的两个不合法：
对于上面的四种情况的表达式，我们语义分析意在通过自己编写的函数来实现传入“3+4”、“false && true”这种表达式进行处理，希望对于3和4两个表达式返回语义错误；对于表达式1返回INT，对于表达式2返回BOOL。
下面就是验证表达式的函数 check_exp：
Ps： switch(e->kind) 是抽象语法树中定义的成员变量，可以参考 –> 抽象语法树的设计
变量声明检测
问：什么要设计成变量使用前必须声明？这样做有什么实际的意义？
答：在硬件看来，一切皆数据，连代码也可以是数据，只有大小/粒度之分。但显然大家实际编程时，数据和数据之间是有区别的。因为编程语言设计了：数据的组合、排布、约束属性等，共同构成了数据的“类型”。所以编程语言人为规定了必须要有数据类型，就算为了方便/特性等设计了没有数据类型的语言，无需用户去声明数据类型（例如PHP语言），但是！哪怕编译时不做类型检查，在运行时也是要做的，就算你是JS也要做。如果是C语言的话，最主要的作用就是约束对数据的操作。比如你不能修改const，或者不能操作这个struct里没有的东西。而其他支持重载的语言还会考虑到函数决议问题。再往后说其实就是语言的设计思想。
符号表
符号表有什么用途？
符号表是为生成中间代码所服务的，在生成中间代码后符号表就不要了。
访问控制信息：public、private、包等。
根据符号表构造访问链（符号表的数据结构）
符号表也是数据结构中讲的一种存储结构，具体的实现跟具体的语言有关，中科大 编译原理以C语言介绍了符号表的伪代码实现。具体的真实代码可以参考高一凡的数据结构实现书籍。
先来看下符号的使用接口：
符号表内部的实现：符号表的内部就是查找，具体用哈希表还是树索引、还是二分查找、链表等等方式，这里我们不讨论，这是数据结构中研究的内容。看下面的符号表的操作部分。
空间和时间不可兼得，根据shijixu
eg：
一段程序中的符号表指向内存的图，符号表内需存储变量名实际在内存中的地址，这也叫指向。
第四行：OPN1是操作数1，OPN2是操作数2，Result是结构变量，OPR是操作运算符。
对符号表的操作
可以把常数组织成一张表、把变量组织成一张表；也可以把所有符号放在一张表中；还可以按照属性相似程度组织成一张表。
本质就是查找，关于查找在数据结构中有详细的讲解。可以参考 –> 数据结构 思维导图 分享（2020.3.2版）~未完结、CMU15-445数据库系统：哈希表、CMU15-445数据库系统：树索引
对符号表的操作就是对线性表、有序表、树、哈希表等的操作，与数据结构一模一样。本质就是查找，这块内容建议参考 CMU数据库系统 中的哈希表和树索引章节，里面非常详细的说明了查找的各种数据结构。
符号表处理作用域的方法
方法一：用一张表，可以通过栈来实现控制作用域。
每个程序块中的变量都是独立的，我们通过栈来实现，进入到内部的数据块（进入作用域时）就压栈（插入元素），退出作用域的时就弹栈删除元素。这样就可以保证栈顶元素是最内部的作用域，外部的作用域在栈底。
当然，通过哈希表的方式也可以。
方法二：用链表方式组成的栈
符号表处理名字空间的方法
在程序里面 有好几个地方用到同一个变量名。
处理方法：每个“list”虽然都叫list，但不会混淆。处理方式是每类都定义一个符号表。
其他问题
类型相等
如果这个编程语言采取 名字相等 的策略来检查类型，那么 x = y 这个语句就会报错，因为 struct B与 struct A，A与B不相等。
但如果采取结构相等的策略检查类型，那么遇到 x = y 语句后还需要去结构体内部查看结构体的成员是否可以一一赋值。
在面向对象的语言中，还需要考虑对象之间的继承关系，一般是通过树来存储的。
如果存在多态特性，就会更复杂一些… …
错误诊断
代码翻译
代码的翻译部分后续我们继续讨论 … …
参考文献：
https://www.zhihu.com/question/348502876/answer/848425608
