中科大2021－2022學年秋季第一學期《編譯原理與技術(shù)》第十四講 類型檢查

1、編譯原理與技術(shù)類型檢查7/25/20221編譯原理與技術(shù)類型檢查類型檢查類型體制類型檢查 類型等價類型轉(zhuǎn)換 隱式轉(zhuǎn)換 顯式轉(zhuǎn)換類型推導 算符重載7/25/20222編譯原理與技術(shù)類型檢查類型體制程序設(shè)計語言中的類型 類型代表著某類值（域）的集合，如整型（數(shù)）、實型（數(shù)）、字符串等。 類型本身具有結(jié)構(gòu)；多數(shù)語言提供稱為基本類型或預定義類型的“內(nèi)建”類型，如C的int，char和double。同時可以應(yīng)用類型構(gòu)造器作用于基本類型得到“復合類型”，常見的類型構(gòu)造器有record/struct、array、set、pointer、function等。 用“類型表達式”來表示具有類型的語言結(jié)構(gòu)“類型體制

2、”也就是將類型表達式指派到語言結(jié)構(gòu)上的規(guī)則（集合），而類型檢查則是來實現(xiàn)這個類型體制。7/25/20223編譯原理與技術(shù)類型檢查基本類型CJava long doubledoubledoublefloatfloatlonglong longintlongshortintcharshortbytecharbooleanunsigned類型窄化(Narrowing)必須做type-cast類型加寬(Widening)7/25/20224編譯原理與技術(shù)類型檢查復合類型 結(jié)構(gòu)/記錄（不同類型的對象聚集）C Pascalstruct foo RECORD int a; var a : integer;

3、float b; var b : real; ;END ;struct foo X;X.a = 聯(lián)合/變體（union/variant) 位域（bit fields）7/25/20225編譯原理與技術(shù)類型檢查復合類型 數(shù)組（相同類型的對象聚集）C JavaPascalint a11; int a;var a : array 0.10 ofinteger;a0 = a = new int11;a0 := 7/25/20226編譯原理與技術(shù)類型檢查復合類型 指針C Java Pascal int *a; Integer Ref; var p : integer;int x = 11; new(p)

4、; Ref = new Integer(15); a = &x; Ref . intValue() ;*a = p := p := 7/25/20227編譯原理與技術(shù)類型檢查void 類型 返回類型、空參數(shù)列表 如C中：void foo( void ) cast如： int foo() (void) foo() 通用指針如C中，int *ptr ; (void *) ptr7/25/20228編譯原理與技術(shù)類型檢查類型表達式語言結(jié)構(gòu)的類型可表示為類型表達式。 基本類型可作為類型表達式； 類型名也可以是類型表達式； 采用類型構(gòu)造器作用于類型表達式上，可以得到新的類型表達式。 （1）數(shù)組：arra

5、y( I, T ) ; I 、T分別為下標與數(shù)組元素的類型； （2）積：x ； 如 T1 x T2 ； （3）記錄：record ( (域名x域類型) 的積 ) （4）指針: pointer( T ) ; T 為所指對象類型 （5）函數(shù)：參數(shù)類型的積 結(jié)果類型 類型表達式可以含（類型）變量。7/25/20229編譯原理與技術(shù)類型檢查e.g. 給出以下聲明的類型表達式：typedef struct char name32;int age;float score; student; student stu1, stu2; /stu1的類型表達式如下： record( (name x array(0

6、.31, char) ) x (age x int ) x (score x float ) ) 7/25/202210編譯原理與技術(shù)類型檢查e.g. 給出以下函數(shù)的類型表達式：student * enter( char * name, int age, float score )函數(shù)enter的類型表達式為：( pointer(char) x int x float ) pointer( student)7/25/202211編譯原理與技術(shù)類型檢查類型檢查類型檢查就是語言類型體制的“實現(xiàn)”如： 運算符mod（或C中的）一般要求參與運算的左、右表達式類型均為整型（或兼容類型），那么可以將此類型

7、檢查“形式化”為：EE1 mod E2 if (E1.type = INT) and (E2.type = INT) then E.type :=INT else E.type := type_error 7/25/202212編譯原理與技術(shù)類型檢查而數(shù)組元素的類型檢查可描述如下：EE1 E2 if (E1.type = array(s,t) ) and (E2.type = s) then E.type := t else E.type := type_error 7/25/202213編譯原理與技術(shù)類型檢查類型等價 確定兩個名字或值是否具有“相同”的類型結(jié)構(gòu)等價：structure equ

8、ivalence兩個類型結(jié)構(gòu)等價，如果它們的組成成分相同且組織方式相同；是一種面向?qū)崿F(xiàn)“較低級”的“類型檢查”；存在問題：不能區(qū)分那些雖然內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全相同，但其實確為不同的類型。如C的2個結(jié)構(gòu)定義：struct person struct school char * name; char * name; char * address; char * address; int age; int age; a; b;a = b; /? C中除了結(jié)構(gòu)類型外（struct），其他類型均采用結(jié)構(gòu)等價。 7/25/202214編譯原理與技術(shù)類型檢查名等價：name equivalence每一個類型定義可視

9、為引入新的類型； 類型別名，如C中：typedef int INT;INT x;int y; /* x 和 y 是否類型（名）等價？ */ 嚴格（strict）名等價：將類型的別名也看成不同的類型；即，將別名看成一個新的類型“定義”； 松散（loose）名等價：類型的別名看成相同的類型；即，將別名看成一個“聲明”，而與原來的類型共享有關(guān)“定義”。 C中結(jié)構(gòu)類型采用名等價。7/25/202215編譯原理與技術(shù)類型檢查e.g. 指出以下變量聲明中的類型等價關(guān)系TYPE Cell = TYPE Alink = POINTER TO Cell;TYPE Blink = Alink;VAR p,q :

10、POINTER TO Cell;VAR r : Alink;VAR s : Blink;VAR t,u : POINTER TO Cell;VAR v : Alink;7/25/202216編譯原理與技術(shù)類型檢查嚴格名等價：p和q具有相同類型；t和u具有相同類型；r和v具有相同類型；松散名等價：p和q具有相同類型；t和u具有相同類型； r、v和u具有相同類型；結(jié)構(gòu)等價：所有7個變量具有相同類型！p（或q）與t（或u）是否名等價呢？一般情況下，p或t的類型，即“無名”類型：POINTER TO Cell 被看成不同的類型定義!7/25/202217編譯原理與技術(shù)類型檢查類型轉(zhuǎn)換在某些程序上下文環(huán)

11、境中，所使用的對象的類型為A，而實際所需的類型確為B。此時需要對有關(guān)“類型”進行轉(zhuǎn)換。例如：(1) int i ; float f ; f = i; /賦值語句(2) 100 + 200.8/表達式(3) char * p ; p = (char*) malloc();/ 函數(shù)返回值（參數(shù)）隱式轉(zhuǎn)換 類型強制（type coercion）顯式轉(zhuǎn)換type cast7/25/202218編譯原理與技術(shù)類型檢查隱式轉(zhuǎn)換（類型強制） 類型兼容性（type compatibility）在實際需要類型B的上下文中，也允許使用類型A；此時，多由編譯器完成相關(guān)類型檢查和（產(chǎn)生代碼）進行相關(guān)類型的轉(zhuǎn)換。C/C

12、+中有許多類型隱式轉(zhuǎn)換，如：short = unsigned long /取低端2字節(jié)unsigned long = short /符號擴展short = char / 0 或符號擴展float = unsigned long / 無符號長整數(shù)-浮點數(shù)，可能丟失精度double = float; / 單精度浮點數(shù)-雙精度浮點數(shù)float = double / 雙精度浮點數(shù)-單精度浮點數(shù)，可能丟失精度7/25/202219編譯原理與技術(shù)類型檢查隱式轉(zhuǎn)換更多算術(shù)運算中的轉(zhuǎn)換：如果long double + any long double 否則double + any double 否則float

13、+ any float 否則unsigned long + any unsigned long 否則long + unsigned int unsigned long 否則long + any long 否則unsigned int + any unsigned int 否則int( any ) + any int 7/25/202220編譯原理與技術(shù)類型檢查顯式轉(zhuǎn)換 可以看成是“函數(shù)”調(diào)用如下C的聲明：struct person struct school char * name; char * name; char * address; char * address; int age; int age; a; b;雖然a 和 b 結(jié)構(gòu)上“是”等價的，但C語言要求對結(jié)構(gòu)進行名等價，因此語句 a = ( person ) b ; 不能實行轉(zhuǎn)換！考慮語句 a = * ( person *) &b; / OK? !7/25/202221編譯原理與技術(shù)類型檢查類型推導語言結(jié)構(gòu)的類型（含義）可能隨上下文而變化。如表達式 a + b ，當a和b均為整型時，表達式亦為整型，而a或b為complex（復數(shù)型），則為complex型。算符或