中科大2021－2022學(xué)年秋季第一學(xué)期《編譯原理與技術(shù)》第十四講 類(lèi)型檢查

1、編譯原理與技術(shù)類(lèi)型檢查7/25/20221編譯原理與技術(shù)類(lèi)型檢查類(lèi)型檢查類(lèi)型體制類(lèi)型檢查 類(lèi)型等價(jià)類(lèi)型轉(zhuǎn)換 隱式轉(zhuǎn)換 顯式轉(zhuǎn)換類(lèi)型推導(dǎo) 算符重載7/25/20222編譯原理與技術(shù)類(lèi)型檢查類(lèi)型體制程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的類(lèi)型 類(lèi)型代表著某類(lèi)值（域）的集合，如整型（數(shù)）、實(shí)型（數(shù)）、字符串等。 類(lèi)型本身具有結(jié)構(gòu)；多數(shù)語(yǔ)言提供稱(chēng)為基本類(lèi)型或預(yù)定義類(lèi)型的“內(nèi)建”類(lèi)型，如C的int，char和double。同時(shí)可以應(yīng)用類(lèi)型構(gòu)造器作用于基本類(lèi)型得到“復(fù)合類(lèi)型”，常見(jiàn)的類(lèi)型構(gòu)造器有record/struct、array、set、pointer、function等。 用“類(lèi)型表達(dá)式”來(lái)表示具有類(lèi)型的語(yǔ)言結(jié)構(gòu)“類(lèi)型體制

2、”也就是將類(lèi)型表達(dá)式指派到語(yǔ)言結(jié)構(gòu)上的規(guī)則（集合），而類(lèi)型檢查則是來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)類(lèi)型體制。7/25/20223編譯原理與技術(shù)類(lèi)型檢查基本類(lèi)型CJava long doubledoubledoublefloatfloatlonglong longintlongshortintcharshortbytecharbooleanunsigned類(lèi)型窄化(Narrowing)必須做type-cast類(lèi)型加寬(Widening)7/25/20224編譯原理與技術(shù)類(lèi)型檢查復(fù)合類(lèi)型 結(jié)構(gòu)/記錄（不同類(lèi)型的對(duì)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(lèi)型檢查復(fù)合類(lèi)型 數(shù)組（相同類(lèi)型的對(duì)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(lèi)型檢查復(fù)合類(lèi)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(lèi)型檢查void 類(lèi)型 返回類(lèi)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(lèi)型檢查類(lèi)型表達(dá)式語(yǔ)言結(jié)構(gòu)的類(lèi)型可表示為類(lèi)型表達(dá)式。 基本類(lèi)型可作為類(lèi)型表達(dá)式； 類(lèi)型名也可以是類(lèi)型表達(dá)式； 采用類(lèi)型構(gòu)造器作用于類(lèi)型表達(dá)式上，可以得到新的類(lèi)型表達(dá)式。 （1）數(shù)組：arra

5、y( I, T ) ; I 、T分別為下標(biāo)與數(shù)組元素的類(lèi)型； （2）積：x ； 如 T1 x T2 ； （3）記錄：record ( (域名x域類(lèi)型) 的積 ) （4）指針: pointer( T ) ; T 為所指對(duì)象類(lèi)型 （5）函數(shù)：參數(shù)類(lèi)型的積 結(jié)果類(lèi)型 類(lèi)型表達(dá)式可以含（類(lèi)型）變量。7/25/20229編譯原理與技術(shù)類(lèi)型檢查e.g. 給出以下聲明的類(lèi)型表達(dá)式：typedef struct char name32;int age;float score; student; student stu1, stu2; /stu1的類(lèi)型表達(dá)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(lèi)型檢查e.g. 給出以下函數(shù)的類(lèi)型表達(dá)式：student * enter( char * name, int age, float score )函數(shù)enter的類(lèi)型表達(dá)式為：( pointer(char) x int x float ) pointer( student)7/25/202211編譯原理與技術(shù)類(lèi)型檢查類(lèi)型檢查類(lèi)型檢查就是語(yǔ)言類(lèi)型體制的“實(shí)現(xiàn)”如： 運(yùn)算符mod（或C中的）一般要求參與運(yùn)算的左、右表達(dá)式類(lèi)型均為整型（或兼容類(lèi)型），那么可以將此類(lèi)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(lèi)型檢查而數(shù)組元素的類(lèi)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(lèi)型檢查類(lèi)型等價(jià) 確定兩個(gè)名字或值是否具有“相同”的類(lèi)型結(jié)構(gòu)等價(jià)：structure equ

8、ivalence兩個(gè)類(lèi)型結(jié)構(gòu)等價(jià)，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(jí)”的“類(lèi)型檢查”；存在問(wèn)題：不能區(qū)分那些雖然內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全相同，但其實(shí)確為不同的類(lèi)型。如C的2個(gè)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(lèi)型外（struct），其他類(lèi)型均采用結(jié)構(gòu)等價(jià)。 7/25/202214編譯原理與技術(shù)類(lèi)型檢查名等價(jià)：name equivalence每一個(gè)類(lèi)型定義可視

9、為引入新的類(lèi)型； 類(lèi)型別名，如C中：typedef int INT;INT x;int y; /* x 和 y 是否類(lèi)型（名）等價(jià)？ */ 嚴(yán)格（strict）名等價(jià)：將類(lèi)型的別名也看成不同的類(lèi)型；即，將別名看成一個(gè)新的類(lèi)型“定義”； 松散（loose）名等價(jià)：類(lèi)型的別名看成相同的類(lèi)型；即，將別名看成一個(gè)“聲明”，而與原來(lái)的類(lèi)型共享有關(guān)“定義”。 C中結(jié)構(gòu)類(lèi)型采用名等價(jià)。7/25/202215編譯原理與技術(shù)類(lèi)型檢查e.g. 指出以下變量聲明中的類(lèi)型等價(jià)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(lèi)型檢查嚴(yán)格名等價(jià)：p和q具有相同類(lèi)型；t和u具有相同類(lèi)型；r和v具有相同類(lèi)型；松散名等價(jià)：p和q具有相同類(lèi)型；t和u具有相同類(lèi)型； r、v和u具有相同類(lèi)型；結(jié)構(gòu)等價(jià)：所有7個(gè)變量具有相同類(lèi)型！p（或q）與t（或u）是否名等價(jià)呢？一般情況下，p或t的類(lèi)型，即“無(wú)名”類(lèi)型：POINTER TO Cell 被看成不同的類(lèi)型定義!7/25/202217編譯原理與技術(shù)類(lèi)型檢查類(lèi)型轉(zhuǎn)換在某些程序上下文環(huán)

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

12、+中有許多類(lèi)型隱式轉(zhuǎn)換，如：short = unsigned long /取低端2字節(jié)unsigned long = short /符號(hào)擴(kuò)展short = char / 0 或符號(hào)擴(kuò)展float = unsigned long / 無(wú)符號(hào)長(zhǎng)整數(shù)-浮點(diǎn)數(shù)，可能丟失精度double = float; / 單精度浮點(diǎn)數(shù)-雙精度浮點(diǎn)數(shù)float = double / 雙精度浮點(diǎn)數(shù)-單精度浮點(diǎn)數(shù)，可能丟失精度7/25/202219編譯原理與技術(shù)類(lèi)型檢查隱式轉(zhuǎn)換更多算術(shù)運(yùn)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(lèi)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(jià)的，但C語(yǔ)言要求對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行名等價(jià)，因此語(yǔ)句 a = ( person ) b ; 不能實(shí)行轉(zhuǎn)換！考慮語(yǔ)句 a = * ( person *) &b; / OK? !7/25/202221編譯原理與技術(shù)類(lèi)型檢查類(lèi)型推導(dǎo)語(yǔ)言結(jié)構(gòu)的類(lèi)型（含義）可能隨上下文而變化。如表達(dá)式 a + b ，當(dāng)a和b均為整型時(shí)，表達(dá)式亦為整型，而a或b為complex（復(fù)數(shù)型），則為complex型。算符或