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Zebrafish
Asked: 2025-02-11 09:18:04 +0800 CST

C 和 C++ 编译器如何区分一元运算符？

  • 772

如果我在变量旁边有一个减号，例如：

int a;
int b = -a; // UNARY OPERATOR
b = - a; // UNARY OPERATOR

'a' 之前的减号被视为一元运算符，并取 a 的负值。然而，在这个：

int a, b;
a -b; // SUBTRACTION
a - b; // SUBTRACTION

因此我由此推断：

  1. 运算符和操作数之间是否有空格隔开是无关紧要的。
  2. 判断它是减法还是一元运算符取决于前一个操作数的存在，并且与上下文高度相关。

有人可以简单总结一下编译器如何决定这一点的规则吗？

c++

3 个回答

  1. Best Answer

    多门计算机科学课程都涉及解析和形式语言的理论，因此 Stack Overflow 答案中只能提供一点介绍。编译器可能会使用LALR 解析器。

    简单来说，在编译的语言中可能出现一系列模式。例如，在 C 语言中，加法表达式是以下之一：

    • 乘法表达式
    • 加法表达式 + 乘法表达式
    • 加法表达式 - 乘法表达式

    规则中的每个项目可能是另一个模式的标记，例如乘法表达式，或终端符号，例如+或int。

    当编译器读取源代码时，它会尝试将看到的文本与模式进行匹配。当找到合适的匹配项时，它会将匹配的项简化a - b为与模式匹配的标记。因此，它将简化为加法表达式，并且永远不会与一元表达式模式匹配。而之前- b没有另一个加法表达式时，它将简化为一元表达式，并且永远不会与加法表达式模式匹配。

    再次强调，这只是部分流程的简化视图。在编译器开始处理语法中的标记之前，它会执行词汇分析，将字符聚类为语法标记。因此，转换int foo;为“关键字int”和“标识符foo”以及转换a---b为“标识符a”、“运算符--”、“运算符-”和“标识符b”发生在更早/更低的分析级别。而且，至少从概念上讲，还有一个单独的预处理器级别。

    此外，编译器实际上并没有列出模式，它不会直接将输入序列与模式匹配。相反，语法规则用于构造一个实现该模式匹配的概念“机器”。该机器称为解析器，它内置于编译器中。每个新的输入标记都会改变机器的状态，并且机器的设计方式是使状态与模式的识别相对应。

    形式数学展示了如何使用这种形式语法来构建执行解析的“机器”（计算的数学模型）。要完全理解这一点，应该学习离散数学、有限状态机和自动机、形式语言（解析理论）和编译器构造等课程。

    • 7

  2. 编译的第一步是使用文本预处理器。预处理器将输入文本拆分为标记，如果标记与宏名称匹配，则执行标记替换，直到没有更多标记可替换。重要的是，预处理器是贪婪的，即在提取标记时，它会尝试提取最大可能长度的标记。字符串文字之外的空格符号始终充当标记分隔符。

    • a+b被标记为a + b
    • a++b被标记为a ++ b（贪婪！）
    • a+ +b被标记为a + + b（空格相关！）
    • a+++b被标记为a ++ + b（再次贪婪！）

    接下来，编译器会尝试根据上下文找出标记序列的含义。如果+作为（子）表达式的第一个标记出现，则假定它是一元运算符，否则假定它是二进制+。下一个标记被认为是下一个子表达式的第一个标记。

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  3. 关于问题的预处理器部分：

    运算符和操作数之间是否有空格隔开是无关紧要的。

    判断它是减法还是一元运算符取决于前一个操作数的存在，并且与上下文高度相关。

    表达式如何出现是在预处理过程中早期决定的，如 C23 6.4.1 中所述，其中还包含术语“空白”的正式定义：

    预处理标记是翻译阶段 3 至 6 中语言的最小词汇元素。预处理标记的类别包括：标题名称、标识符、预处理数字、字符常量、字符串文字、标点符号以及单个通用字符名称以及词汇上与其他预处理标记类别不匹配的单个非空白字符。 > 如果 ' 或 " 字符与最后一个类别匹配，则行为未定义。预处理标记可以用空格分隔；这包括注释（稍后描述）或空白字符（空格、水平制表符、换行符、垂直制表符和换页符）或两者。

    接下来是 C 程序员非正式地称之为“最大 munch 规则”：

    如果输入流已被解析为给定字符的预处理标记，则下一个预处理标记是可以构成预处理标记的最长字符序列。

    用简单的英语来说：在预处理过程中，预处理器会遍历一段文本（从左到右），并尝试形成最长的字符序列，以形成各种提到的项目之一，例如您示例中的标识符a和。但目前也是如此，因为它在预处理过程中还没有特殊含义。当稍后转换为标记时，被归类为语言关键字。bintint

    =和-是6.4.7 中定义;的标点符号。例如-=是有效的标点符号，因此如果它出现在 这样的表达式中a-=b，则“最大多规则”将读取-=为一个预处理器标记。=-然而 本身并不是有效的标点符号，因此它会被读取为两个不同的标点符号：=和-。

    所有这些之间可能存在空格，用于分隔预处理器标记，但随后被丢弃。

    这就是所有代码被解析为预处理器标记的方式。稍后在编译过程中，当项目被翻译成标记时，它们开始根据语言语法保留含义。这发生在“翻译阶段 7”，5.2.1.2：

    1. 分隔标记的空格字符不再重要。每个预处理标记都会转换为一个标记。生成的标记会作为翻译单元进行句法和语义分析和翻译。
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