中科大2021－2022学年秋季第一学期《编译原理与技术》第十四讲 类型检查

1、编译原理与技术类型检查7/25/20221编译原理与技术类型检查类型检查类型体制类型检查 类型等价类型转换 隐式转换 显式转换类型推导 算符重载7/25/20222编译原理与技术类型检查类型体制程序设计语言中的类型 类型代表着某类值（域）的集合，如整型（数）、实型（数）、字符串等。 类型本身具有结构；多数语言提供称为基本类型或预定义类型的“内建”类型，如C的int，char和double。同时可以应用类型构造器作用于基本类型得到“复合类型”，常见的类型构造器有record/struct、array、set、pointer、function等。 用“类型表达式”来表示具有类型的语言结构“类型体制

2、”也就是将类型表达式指派到语言结构上的规则（集合），而类型检查则是来实现这个类型体制。7/25/20223编译原理与技术类型检查基本类型CJava long doubledoubledoublefloatfloatlonglong longintlongshortintcharshortbytecharbooleanunsigned类型窄化(Narrowing)必须做type-cast类型加宽(Widening)7/25/20224编译原理与技术类型检查复合类型 结构/记录（不同类型的对象聚集）C Pascalstruct foo RECORD int a; var a : integer;

3、float b; var b : real; ;END ;struct foo X;X.a = 联合/变体（union/variant) 位域（bit fields）7/25/20225编译原理与技术类型检查复合类型 数组（相同类型的对象聚集）C JavaPascalint a11; int a;var a : array 0.10 ofinteger;a0 = a = new int11;a0 := 7/25/20226编译原理与技术类型检查复合类型 指针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编译原理与技术类型检查void 类型 返回类型、空参数列表 如C中：void foo( void ) cast如： int foo() (void) foo() 通用指针如C中，int *ptr ; (void *) ptr7/25/20228编译原理与技术类型检查类型表达式语言结构的类型可表示为类型表达式。 基本类型可作为类型表达式； 类型名也可以是类型表达式； 采用类型构造器作用于类型表达式上，可以得到新的类型表达式。 （1）数组：arra

5、y( I, T ) ; I 、T分别为下标与数组元素的类型； （2）积：x ； 如 T1 x T2 ； （3）记录：record ( (域名x域类型) 的积 ) （4）指针: pointer( T ) ; T 为所指对象类型 （5）函数：参数类型的积 结果类型 类型表达式可以含（类型）变量。7/25/20229编译原理与技术类型检查e.g. 给出以下声明的类型表达式：typedef struct char name32;int age;float score; student; student stu1, stu2; /stu1的类型表达式如下： record( (name x array(0

6、.31, char) ) x (age x int ) x (score x float ) ) 7/25/202210编译原理与技术类型检查e.g. 给出以下函数的类型表达式：student * enter( char * name, int age, float score )函数enter的类型表达式为：( pointer(char) x int x float ) pointer( student)7/25/202211编译原理与技术类型检查类型检查类型检查就是语言类型体制的“实现”如： 运算符mod（或C中的）一般要求参与运算的左、右表达式类型均为整型（或兼容类型），那么可以将此类型

7、检查“形式化”为：EE1 mod E2 if (E1.type = INT) and (E2.type = INT) then E.type :=INT else E.type := type_error 7/25/202212编译原理与技术类型检查而数组元素的类型检查可描述如下：EE1 E2 if (E1.type = array(s,t) ) and (E2.type = s) then E.type := t else E.type := type_error 7/25/202213编译原理与技术类型检查类型等价 确定两个名字或值是否具有“相同”的类型结构等价：structure equ

8、ivalence两个类型结构等价，如果它们的组成成分相同且组织方式相同；是一种面向实现“较低级”的“类型检查”；存在问题：不能区分那些虽然内部结构完全相同，但其实确为不同的类型。如C的2个结构定义：struct person struct school char * name; char * name; char * address; char * address; int age; int age; a; b;a = b; /? C中除了结构类型外（struct），其他类型均采用结构等价。 7/25/202214编译原理与技术类型检查名等价：name equivalence每一个类型定义可视

9、为引入新的类型； 类型别名，如C中：typedef int INT;INT x;int y; /* x 和 y 是否类型（名）等价？ */ 严格（strict）名等价：将类型的别名也看成不同的类型；即，将别名看成一个新的类型“定义”； 松散（loose）名等价：类型的别名看成相同的类型；即，将别名看成一个“声明”，而与原来的类型共享有关“定义”。 C中结构类型采用名等价。7/25/202215编译原理与技术类型检查e.g. 指出以下变量声明中的类型等价关系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编译原理与技术类型检查严格名等价：p和q具有相同类型；t和u具有相同类型；r和v具有相同类型；松散名等价：p和q具有相同类型；t和u具有相同类型； r、v和u具有相同类型；结构等价：所有7个变量具有相同类型！p（或q）与t（或u）是否名等价呢？一般情况下，p或t的类型，即“无名”类型：POINTER TO Cell 被看成不同的类型定义!7/25/202217编译原理与技术类型检查类型转换在某些程序上下文环

11、境中，所使用的对象的类型为A，而实际所需的类型确为B。此时需要对有关“类型”进行转换。例如：(1) int i ; float f ; f = i; /赋值语句(2) 100 + 200.8/表达式(3) char * p ; p = (char*) malloc();/ 函数返回值（参数）隐式转换 类型强制（type coercion）显式转换type cast7/25/202218编译原理与技术类型检查隐式转换（类型强制） 类型兼容性（type compatibility）在实际需要类型B的上下文中，也允许使用类型A；此时，多由编译器完成相关类型检查和（产生代码）进行相关类型的转换。C/C

12、+中有许多类型隐式转换，如：short = unsigned long /取低端2字节unsigned long = short /符号扩展short = char / 0 或符号扩展float = unsigned long / 无符号长整数-浮点数，可能丢失精度double = float; / 单精度浮点数-双精度浮点数float = double / 双精度浮点数-单精度浮点数，可能丢失精度7/25/202219编译原理与技术类型检查隐式转换更多算术运算中的转换：如果long double + any long double 否则double + any double 否则float

13、+ any float 否则unsigned long + any unsigned long 否则long + unsigned int unsigned long 否则long + any long 否则unsigned int + any unsigned int 否则int( any ) + any int 7/25/202220编译原理与技术类型检查显式转换 可以看成是“函数”调用如下C的声明：struct person struct school char * name; char * name; char * address; char * address; int age; int age; a; b;虽然a 和 b 结构上“是”等价的，但C语言要求对结构进行名等价，因此语句 a = ( person ) b ; 不能实行转换！考虑语句 a = * ( person *) &b; / OK? !7/25/202221编译原理与技术类型检查类型推导语言结构的类型（含义）可能随上下文而变化。如表达式 a + b ，当a和b均为整型时，表达式亦为整型，而a或b为complex（复数型），则为complex型。算符或