12 语义分析之类型检查

在编译器的语义分析阶段，类型检查是一个至关重要的环节。它主要用于确保程序中所有的表达式、变量及其操作的类型一致且合规。该部分在编译过程中的重要性不言而喻，因为不正确的类型使用会导致程序在运行时出错。

1. 类型检查的基本概念

类型检查是指编译器在编译时验证程序中使用的各种数据类型的正确性。常见的类型检查包括：

• 表达式的类型：确保表达式的类型是合法的，且符合上下文。
• 操作符的兼容性：不同类型操作数之间的运算是合法的。
• 函数参数的类型：函数调用时传入参数和定义时要求的类型一致。

例如，在一个简单的语言中，若你尝试将一个整数除以一个字符串，编译器应该能够捕捉到这一错误并给出相应的错误提示。

2. 类型表的构建

在进行类型检查之前，我们需要构建一个包含程序中所有标识符及其类型的类型表。类型表是一个映射关系，通常在符号表的基础上增加了类型信息。假设我们有以下的代码片段：

int a;
float b;
a = a + b;  // 错误：不能将 float 类型与 int 类型相加

在解析上述代码时，符号表中的项将被扩展，形成如下的类型表：

标识符	类型
a	int
b	float

当编译器检查到 $a + b$ 的操作时，会发现int和float之间的运算类型不匹配。

3. 类型检查过程

类型检查的过程通常有以下几个步骤：

1. 标识符的查找：通过符号表查找所有标识符的类型。
2. 表达式分析：在每次涉及到操作符时，检查操作数的类型。
3. 错误报告：一旦发现类型不匹配，立即生成错误信息。

示例代码

考虑以下具有类型检查的简单表达式：

int a;
float b;
a = 5;      // 合法
b = a + 2.5; // 合法，因为整型会被提升为浮点型
a = b;      // 错误：不能将 float 类型赋值给 int 类型

在上述代码中

• 在b = a + 2.5;行中，a的类型为int，2.5的类型为float。在加法操作时，a被隐式提升为float，因此此行代码是合法的。

• 在a = b;行中，b的类型为float，而a为int。这里存在类型不匹配，因此应当报错。

4. 常见的类型检查错误

在实现类型检查的过程中，编译器通常会遇到一些常见的错误：

1. 错误类型赋值：试图把一种类型的值赋给另一种不兼容的类型。例如，将float赋给int。
2. 操作符类型不匹配：进行运算时，操作数的类型不匹配。
3. 函数参数不匹配：调用函数时，传递类型不正确的参数。

5. 总结

类型检查是编译器语义分析中的关键部分。通过有效的类型检查，编译器可以确保程序的类型安全，从而避免许多运行时错误。上文中，我们介绍了类型检查的基本概念、类型表的构建、类型检查的具体过程，以及常见的错误类型。在下一篇中，我们将进一步探讨中间代码生成的内容，具体是中间代码的定义和类型，敬请期待！