程序错误分类与编译器处理机制解析

1、计算机程序中的错误可以根据其被检测到的时间进行分类，如果是在编译时被检测到，还可以根据编译器的哪个部分检测到它们来分类。使用命令式语言，给出以下每种错误的示例。(a) 词法错误，由扫描器检测 (b) 语法错误，由解析器检测 (c) 静态语义错误，由语义分析检测 (d) 动态语义错误，由编译器生成的代码检测 (e) 编译器既无法捕获也难以生成代码来捕获的错误（这应该是违反语言定义的错误，而不仅仅是程序漏洞）

以下以C语言为例给出各类错误示例：

(a) 词法错误：
在代码中使用未定义的字符，比如写了一个非标准字符作为标识符的一部分，像

int 变量名@;

这里的 @ 会被扫描器检测为词法错误。

(b) 语法错误：
语句缺少必要的符号，例如

if (a > 5

缺少右括号 ) ，解析器在分析语法结构时会检测到该错误。

(c) 静态语义错误：
函数调用时参数类型不匹配，如定义函数

void func(int a);

调用时写成

func(3.14);

语义分析阶段会检测出这种错误。

(d) 动态语义错误：
除零错误，例如

int a = 5;
int b = 0;
int c = a / b;

只有在程序运行到这一行时才会发现该错误。

(e) 编译器难以捕获的错误：
程序访问了未初始化的指针所指向的内存，例如

int *p;
*p = 10;

编译器很难在编译时确定指针是否被初始化，也难以生成代码来捕获这种错误。

2、有一个计算最大公约数的程序如下：int main() { int i = getint(), j = getint(); while (i != j) { if (i > j) i = i % j; else j = j % i; } putint(i); } 该程序计算的结果与常规计算最大公约数的程序结果是否相同？如果不同，能否修正它？在什么情况下你认为其中一个会更快？

该程序计算的结果相同。它使用了模运算（ % ）来替代原程序中的减法运算。

在大多数情况下，使用模运算的程序会更快，尤其是当输入的数字较大时，因为模运算可以更快地缩小数字的大小，减少循环的次数。而原程序使用减法，在数字较大时，需要更多的迭代次数才能得到结果。

3、跟踪对输入12和8的最大公约数程序的解释过程。语法树节点按什么顺序被访问？

以下是调整为 Markdown 格式的文本内容：

解释器从语法树的根节点开始，按顺序访问以下节点：

1. 第一个 := 节点，调用 getint 函数获取输入值 12 并赋值给 i ；
2. 第二个 := 节点，调用 getint 函数获取输入值 8 并赋值给 j ；
3. while 节点，计算其左子节点 != 的值，判断 i 和 j 是否不相等；
4. 如果 != 结果为真，递归遍历 while 节点右子节点（ if 子树）；
5. 重复步骤 3 和 4，直到 != 结果为假；
6. 最后访问最终的 call 节点并输出结果。

4、编写一个从双向链表基类派生的双端队列（deque，发音为“deck”）抽象类。

以下是一个基于双向链表基类派生的双端队列抽象类的实现示例：假设存在一个双向链表类 doubly_linked_list ，它包含必要的方法，如 append 、 prepend 、 remove_head 、 remove_tail 等。

class deque : public doubly_linked_list {
public:
    // 从尾部入队
    void enqueue_back(int v) {
        append(new list_node(v));
    }

    // 从头部入队
    void enqueue_front(int v) {
        prepend(new list_node(v));
    }

    // 从尾部出队
    int dequeue_back() {
        if (empty()) throw new list_err("attempt to dequeue from empty deque");
        list_node* p = tail();