Redy语法分析--抽象语法树简介

本文介绍了抽象语法树(AST)的概念及其在编译器、浏览器等领域的应用。详细解释了AST如何独立于源语言的语法,并通过实例展示了不同类型的源代码对应的AST结构。

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抽象语法树简介

()简介

抽象语法树(abstract syntax codeAST)是源代码的抽象语法结构的树状表示,树上的每个节点都表示源代码中的一种结构,这所以说是抽象的,是因为抽象语法树并不会表示出真实语法出现的每一个细节,比如说,嵌套括号被隐含在树的结构中,并没有以节点的形式呈现。抽象语法树并不依赖于源语言的语法,也就是说语法分析阶段所采用的上下文无文文法,因为在写文法时,经常会对文法进行等价的转换(消除左递归,回溯,二义性等),这样会给文法分析引入一些多余的成分,对后续阶段造成不利影响,甚至会使合个阶段变得混乱。因些,很多编译器经常要独立地构造语法分析树,为前端,后端建立一个清晰的接口。

抽象语法树在很多领域有广泛的应用,比如浏览器,智能编辑器,编译器。


()抽象语法树实例


(1)四则运算表达式

表达式: 1+3*(4-1)+2

抽象语法树为:


(2)xml

代码2.1


  1. <letter>
  2.   <address>
  3.     <city>ShiChuang</city>
  4.   </address>
  5.   <people>
  6.     <id>12478</id>
  7.     <name>Nosic</name>
  8.   </people>
  9. </letter>

抽象语法树

(3)程序1

代码2.2


  1. while b != 0
  2. {
  3.     if a > b
  4.         a = a-b
  5.     else
  6.         b = b-a
  7. }
  8. return a

抽象语法树


(4)程序2

代码2.3

  1. sum=0
  2. for i in range(0,100)
  3.     sum=sum+i
  4. end

抽象语法树


()为什么需要抽象语法树

当在源程序语法分析工作时,是在相应程序设计语言的语法规则指导下进行的。语法规则描述了该语言的各种语法成分的组成结构,通常可以用所谓的前后文无关文法或与之等价的Backus-Naur范式(BNF)将一个程序设计语言的语法规则确切的描述出来。前后文无关文法有分为这么几类:LL(1)LR(0)LR(1), LR(k) ,LALR(1)等。每一种文法都有不同的要求,如LL(1)要求文法无二义性和不存在左递归。当把一个文法改为LL(1)文法时,需要引入一些隔外的文法符号与产生式。

例如,四则运算表达式的文法为:

文法1.1

  1. E->T|EAT
  2. T->F|TMF
  3. F->(E)|i
  4. A->+|-
  5. M->*|/

改为LL(1)后为:

文法1.2

  1. E->TE'
  2. E'->ATE'|e_symbol
  3. T->FT'
  4. T'->MFT'|e_symbol
  5. F->(E)|i
  6. A->+|-
  7. M->*|/

例如,当在开发语言时,可能在开始的时候,选择LL(1)文法来描述语言的语法规则,编译器前端生成LL(1)语法树,编译器后端对LL(1)语法树进行处理,生成字节码或者是汇编代码。但是随着工程的开发,在语言中加入了更多的特性,用LL(1)文法描述时,感觉限制很大,并且编写文法时很吃力,所以这个时候决定采用LR(1)文法来描述语言的语法规则,把编译器前端改生成LR(1)语法树,但在这个时候,你会发现很糟糕,因为以前编译器后端是对LL(1)语树进行处理,不得不同时也修改后端的代码。

抽象语法树的第一个特点为:不依赖于具体的文法。无论是LL(1)文法,还是LR(1),或者还是其它的方法,都要求在语法分析时候,构造出相同的语法树,这样可以给编译器后端提供了清晰,统一的接口。即使是前端采用了不同的文法,都只需要改变前端代码,而不用连累到后端。即减少了工作量,也提高的编译器的可维护性。

抽象语法树的第二个特点为:不依赖于语言的细节。在编译器家族中,大名鼎鼎的gcc算得上是一个老大哥了,它可以编译多种语言,例如cc++,javaADAObject C, FORTRAN, PASCALCOBOL等等。在前端gcc对不同的语言进行词法,语法分析和语义分析后,产生抽象语法树形成中间代码作为输出,供后端处理。要做到这一点,就必须在构造语法树时,不依赖于语言的细节,例如在不同的语言中,类似于ifconditionthen这样的语句有不同的表示方法

c中为:

  1. if(condition)
  2. {
  3.     do_something();
  4. }

     在fortran中为:

  1. If condition then
  2.     do_somthing()
  3. end if

在构造ifconditionthen语句的抽象语法树时,只需要用两个分支节点来表于,一个为condition,一个为if_body。如下图:

在源程序中出现的括号,或者是关键字,都会被丢掉。







http://blog.chinaunix.net/uid-26750235-id-3139100.html


private void pictureBox1_Paint(object sender, PaintEventArgs e) { if (currentTransform != null) { e.Graphics.Transform = currentTransform; // 直接应用预计算矩阵 } e.Graphics.SmoothingMode = SmoothingMode.AntiAlias; // 计算实际绘制区域 var clientRect = pictureBox1.ClientRectangle; // 自动计算数据边界(需要预先获取points的实际范围) float dataMinX = points.Min(p => p.fiveX); float dataMaxX = points.Max(p => p.fiveX); float dataMinY = points.Min(p => p.sexY); float dataMaxY = points.Max(p => p.sexY); // 计算缩放比例 float scaleX = clientRect.Width / (dataMaxX - dataMinX); float scaleY = clientRect.Height / (dataMaxY - dataMinY); float zoomLevel = Math.Min(scaleX, scaleY) * 0.9f; // 保留10%边距 // 计算偏移量 float offsetX = -dataMinX * zoomLevel + (clientRect.Width - (dataMaxX - dataMinX) * zoomLevel) / 2; float offsetY = -dataMinY * zoomLevel + (clientRect.Height - (dataMaxY - dataMinY) * zoomLevel) / 2; e.Graphics.TranslateTransform(offsetX, offsetY); e.Graphics.ScaleTransform(zoomLevel, zoomLevel); currentTransform = e.Graphics.Transform; foreach (var point in points) { // 限制缩放级别最小值 float safeZoom = Math.Max(zoomLevel, 0.001f); float pointSize = Math.Min(4f / safeZoom, 100f); // 限制点尺寸最大值 // 计算坐标(确保用 float 运算) float blueX = point.fiveX - pointSize / 2; float blueY = point.sexY - pointSize / 2; // 检查坐标有效性 if (float.IsInfinity(blueX) || float.IsInfinity(blueY) || float.IsNaN(blueX) || float.IsNaN(blueY)) { continue; } // 绘制蓝色点 e.Graphics.FillEllipse(Brushes.Blue, blueX, blueY, pointSize, pointSize); // 同理处理红色点 float redX = point.eightX - pointSize / 2; float redY = point.nineY - pointSize / 2; if (float.IsInfinity(redX) || float.IsInfinity(redY) || float.IsNaN(redX) || float.IsNaN(redY)) { continue; } e.Graphics.FillEllipse(Brushes.Red, redX, redY, pointSize, pointSize); } if (currentTransform != null) { // 应用相同的变换矩阵 e.Graphics.Transform = currentTransform; // 在此绘制内容,坐标会自动适配 e.Graphics.DrawLine(Pens.Black, dataMinX, dataMinY, dataMaxX, dataMaxY); } }// 绘制蓝色点 e.Graphics.FillEllipse(Brushes.Blue, blueX, blueY, pointSize, pointSize); e.Graphics.FillEllipse(Brushes.Red, redX, redY, pointSize, pointSize);OverflowException 怎么解决
03-26
<think>嗯,用户遇到了在C#的pictureBox1_Paint方法中绘制点时出现的OverflowException异常。我需要先理解代码的具体情况,然后分析可能的原因,最后给出解决方案。 首先,用户提供的代码中,主要是在绘制蓝色和红色的椭圆点。OverflowException通常发生在算术运算结果超出变量类型所能表示的范围时。在这里,可能涉及到浮点数的计算,比如blueX、blueY、redX、redY以及pointSize这些变量。 让我仔细看一下代码。在计算blueX和blueY时,用到了point.fiveX减去pointSize的一半,pointSize的计算是基于zoomLevel的。zoomLevel是通过数据范围和客户区尺寸计算出来的缩放比例。如果zoomLevel非常小,比如接近零,那么pointSize可能会变得非常大,比如当safeZoom是0.001时,4f / safeZoom就是4000,这会导致pointSize可能超过绘图时坐标的有效范围,比如负数或者非常大的数值,从而导致FillEllipse的参数超出可接受的范围,引发溢出异常。 另外,检查pointSize的计算:Math.Min(4f / safeZoom, 100f)。这里safeZoom是Math.Max(zoomLevel, 0.001f),所以当zoomLevel很小时,safeZoom被限制为0.001,导致4f / 0.001 = 4000,但Math.Min会取100f作为pointSize。这样,pointSize被限制在100f以内。那为什么还会溢出呢? 可能的问题在于,虽然pointSize被限制为100,但在计算blueX和blueY时,point.fiveX可能非常大,导致blueX = point.fiveX - 50(因为pointSize/2是50)。如果point.fiveX是一个很大的数值,比如接近float.MaxValue,那么减去50后可能超出float的范围,导致OverflowException。 不过,这种情况在实际应用中可能不太常见,除非数据点本身的坐标就非常大。另一种可能性是zoomLevel的计算有问题,导致scaleX或scaleY为负数,进而使得zoomLevel为负,从而在计算offsetX或offsetY时出现负的缩放,导致坐标计算错误。 例如,当dataMaxX - dataMinX为零时,scaleX就会变成无穷大,导致zoomLevel的计算出现问题。如果数据范围的最小值和最大值相同,比如所有点的fiveX都一样,那么dataMaxX - dataMinX为零,此时scaleX = clientRect.Width / 0,这会得到正无穷大,而zoomLevel会取正无穷大和scaleY中的较小者。如果此时scaleY也是正无穷大,那么zoomLevel就会是正无穷大,导致后续计算中的问题,比如offsetX和offsetY的计算可能产生无效值,进而导致坐标计算时出现溢出。 所以,数据范围的一致性可能是问题所在。如果dataMaxX等于dataMinX,或者dataMaxY等于dataMinY,就会导致scaleX或scaleY为无穷大,从而引发zoomLevel的计算错误,进而导致后续的坐标计算出现异常。 此外,在计算offsetX和offsetY时,如果zoomLevel为无穷大,那么乘以无穷大会导致结果无效,例如offsetX可能变为NaN或无穷大,这可能在应用TranslateTransform时导致异常。 另外,在绘制点的时候,如果pointSize是100,而坐标blueX或blueY加上pointSize后的值超过了float的最大或最小值,也会导致溢出。例如,如果point.fiveX是一个接近float.MaxValue的值,减去50会导致blueX变成一个负数,或者超过float的表示范围,从而引发异常。 解决方案方面,首先需要确保数据范围的有效性,即dataMaxX - dataMinX不能为零,dataMaxY - dataMinY也不能为零。可以在计算scaleX和scaleY之前,检查数据范围是否有效,如果无效,则设置一个默认的缩放比例或跳过绘制。 其次,在计算zoomLevel时,需要处理除零的情况。例如,当dataMaxX == dataMinX时,可以设置一个默认的scaleX,比如1,或者调整数据范围,人为添加一个小的增量,避免分母为零。 此外,在计算pointSize时,虽然已经限制了最大值100,但如果zoomLevel非常小,safeZoom可能被限制为0.001,导致pointSize为100,这时候如果数据点本身的坐标很大,比如1e30,那么blueX = 1e30 - 50,这可能在转换为float时溢出,因为float的范围大约是±3.4e38,所以1e30还在范围内,但如果是接近3.4e38的话,减去50可能导致超出范围。不过这种情况比较少见,但需要确保数据点的坐标不会过大。 另一个可能的解决方案是,在计算坐标之前,对数据点进行归一化处理,确保它们的范围在合理的区间内,或者在应用变换时,确保变换矩阵的有效性,避免缩放因子为零或无穷大。 此外,检查在应用变换时是否有可能出现无效的矩阵,比如缩放因子为零或负值,这可能导致坐标计算错误。例如,如果zoomLevel为负数,那么缩放后的坐标可能反向,导致计算错误。 总结可能的解决步骤: 1. 检查数据范围是否有效,避免dataMaxX - dataMinX为零或负值。 2. 在计算scaleX和scaleY时,处理分母为零的情况,设置默认值或调整数据范围。 3. 确保zoomLevel为正数,并且不为零或无穷大。 4. 在计算坐标时,添加范围检查,确保坐标值在float的有效范围内。 5. 使用checked关键字或异常处理来捕获溢出,但这可能会影响性能,所以更好的方法是预防溢出。 例如,可以在计算dataMinX和dataMaxX时,如果所有点的fiveX相同,就手动扩展范围: if (dataMaxX == dataMinX) { dataMinX -= 1; dataMaxX += 1; } 同样处理Y轴的数据范围,确保分母不为零。 另外,在计算scaleX和scaleY时,可以添加判断: float scaleX = (dataMaxX != dataMinX) ? clientRect.Width / (dataMaxX - dataMinX) : 1f; float scaleY = (dataMaxY != dataMinY) ? clientRect.Height / (dataMaxY - dataMinY) : 1f; 这样可以避免除零错误,保证scaleX和scaleY的有效性。 此外,在计算offsetX和offsetY时,可能需要确保zoomLevel的有效性,如果zoomLevel为零或无穷大,设置一个合理的默认值。 最后,在绘制点时,可以添加对坐标的检查,如果超出合理范围,则跳过绘制,避免触发异常。 综上,主要的解决方案是确保数据范围的有效性,处理除零的情况,限制缩放因子的有效性,并在计算坐标时进行范围检查,避免溢出。</think>在绘制过程中出现 `OverflowException` 通常是由于坐标计算超出浮点数范围或无效的变换参数导致的。以下是分步解决方案: --- ### **1. 数据范围有效性检查** **问题原因**:当所有数据点的 `fiveX` 或 `sexY` 值完全相同时,计算 `scaleX` 或 `scaleY` 时会出现除零操作,导致 `zoomLevel` 为无穷大(`Infinity`),最终坐标计算溢出。 **修复方法**:强制设置最小数据范围: ```csharp // 自动计算数据边界时添加容差 float epsilon = 1e-5f; // 微小容差值 float dataMinX = points.Min(p => p.fiveX); float dataMaxX = points.Max(p => p.fiveX); float dataMinY = points.Min(p => p.sexY); float dataMaxY = points.Max(p => p.sexY); // 如果数据范围为零,手动扩展范围 if (Math.Abs(dataMaxX - dataMinX) < epsilon) { dataMinX -= 1f; dataMaxX += 1f; } if (Math.Abs(dataMaxY - dataMinY) < epsilon) { dataMinY -= 1f; dataMaxY += 1f; } ``` --- ### **2. 安全计算缩放比例** **问题原因**:当 `dataMaxX - dataMinX` 或 `dataMaxY - dataMinY` 为零时,`scaleX` 或 `scaleY` 会变成 `Infinity`,导致后续计算错误。 **修复方法**:确保分母不为零: ```csharp // 计算缩放比例(避免除零) float scaleX = (dataMaxX - dataMinX) != 0 ? clientRect.Width / (dataMaxX - dataMinX) : 1f; float scaleY = (dataMaxY - dataMinY) != 0 ? clientRect.Height / (dataMaxY - dataMinY) : 1f; float zoomLevel = Math.Min(scaleX, scaleY) * 0.9f; ``` --- ### **3. 坐标计算溢出保护** **问题原因**:`pointSize` 过大或 `zoomLevel` 过小会导致 `blueX`、`blueY` 等坐标值超出 `float` 范围。 **修复方法**:限制 `zoomLevel` 最小值和 `pointSize` 最大值: ```csharp // 限制缩放级别最小值(避免除零) float safeZoom = Math.Max(zoomLevel, 0.001f); // 限制点尺寸最大值 float pointSize = Math.Min(4f / safeZoom, 100f); // 检查坐标有效性 bool IsValidCoordinate(float x, float y) { return !float.IsInfinity(x) && !float.IsInfinity(y) && !float.IsNaN(x) && !float.IsNaN(y) && Math.Abs(x) < float.MaxValue && Math.Abs(y) < float.MaxValue; } // 在绘制前检查坐标 if (IsValidCoordinate(blueX, blueY)) { e.Graphics.FillEllipse(Brushes.Blue, blueX, blueY, pointSize, pointSize); } ``` --- ### **4. 变换矩阵有效性验证** **问题原因**:`currentTransform` 可能包含无效值(如 `NaN` 或 `Infinity`)。 **修复方法**:重置无效变换矩阵: ```csharp if (currentTransform != null && currentTransform.Elements.All(x => !float.IsInfinity(x) && !float.IsNaN(x))) { e.Graphics.Transform = currentTransform; } else { e.Graphics.ResetTransform(); } ``` --- ### **完整修复代码示例** ```csharp private void pictureBox1_Paint(object sender, PaintEventArgs e) { e.Graphics.SmoothingMode = SmoothingMode.AntiAlias; // 计算实际绘制区域 var clientRect = pictureBox1.ClientRectangle; // 1. 数据范围检查(添加容差) float epsilon = 1e-5f; float dataMinX = points.Min(p => p.fiveX); float dataMaxX = points.Max(p => p.fiveX); float dataMinY = points.Min(p => p.sexY); float dataMaxY = points.Max(p => p.sexY); if (Math.Abs(dataMaxX - dataMinX) < epsilon) { dataMinX -= 1f; dataMaxX += 1f; } if (Math.Abs(dataMaxY - dataMinY) < epsilon) { dataMinY -= 1f; dataMaxY += 1f; } // 2. 安全计算缩放比例 float scaleX = (dataMaxX - dataMinX) != 0 ? clientRect.Width / (dataMaxX - dataMinX) : 1f; float scaleY = (dataMaxY - dataMinY) != 0 ? clientRect.Height / (dataMaxY - dataMinY) : 1f; float zoomLevel = Math.Min(scaleX, scaleY) * 0.9f; // 3. 计算偏移量 float offsetX = -dataMinX * zoomLevel + (clientRect.Width - (dataMaxX - dataMinX) * zoomLevel) / 2; float offsetY = -dataMinY * zoomLevel + (clientRect.Height - (dataMaxY - dataMinY) * zoomLevel) / 2; // 应用变换前检查有效性 if (!float.IsInfinity(offsetX) && !float.IsInfinity(offsetY) && !float.IsNaN(offsetX) && !float.IsNaN(offsetY)) { e.Graphics.TranslateTransform(offsetX, offsetY); e.Graphics.ScaleTransform(zoomLevel, zoomLevel); currentTransform = e.Graphics.Transform; } else { e.Graphics.ResetTransform(); currentTransform = null; } // 4. 绘制点(添加坐标检查) foreach (var point in points) { float safeZoom = Math.Max(zoomLevel, 0.001f); float pointSize = Math.Min(4f / safeZoom, 100f); // 计算坐标并检查有效性 float blueX = point.fiveX - pointSize / 2; float blueY = point.sexY - pointSize / 2; if (IsValidCoordinate(blueX, blueY)) { e.Graphics.FillEllipse(Brushes.Blue, blueX, blueY, pointSize, pointSize); } float redX = point.eightX - pointSize / 2; float redY = point.nineY - pointSize / 2; if (IsValidCoordinate(redX, redY)) { e.Graphics.FillEllipse(Brushes.Red, redX, redY, pointSize, pointSize); } } } private bool IsValidCoordinate(float x, float y) { const float maxValid = 1e20f; // 根据实际需求调整 return !float.IsInfinity(x) && !float.IsInfinity(y) && !float.IsNaN(x) && !float.IsNaN(y) && Math.Abs(x) < maxValid && Math.Abs(y) < maxValid; } ``` --- ### **关键改进总结** 1. **数据范围容差**:避免除零操作。 2. **缩放比例保护**:确保分母不为零。 3. **坐标有效性检查**:通过 `IsValidCoordinate` 过滤无效值。 4. **变换矩阵重置**:当矩阵包含 `Infinity` 或 `NaN` 时重置变换。 这些修改将显著降低 `OverflowException` 的发生概率。如果问题仍然存在,建议检查原始数据点 (`points`) 中是否存在极端值(如接近 `float.MaxValue` 的值)。
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