编译原理课程设计报告

1武汉纺织大学编译原理课程设计实验报告学院：数学与计算机专业：计算机姓名：班级：学号：2编译原理编译原理课设报告一、实验目的加强对编译程序的整体认识和了解，巩固《编译原理》课程所学知识。通过本次课程设计掌握编译程序调试技巧和设计编译程序一般的原则，加深对词法分析、语法分析、语义分析等编译阶段及实用编译系统的认识。使学生能将编译理论与实际应用结合起来，提高学生软件开发的能力。二、实验内容1）仔细阅读PL/0编译程序文本（编译原理(第二版)张素琴吕映芝蒋维杜戴桂兰主编清华大学出版社），并上机调试通过。2）对PL/0语言进行下列扩充（1）扩充一维整型数组。扩充var数组：VAR数组标识名（下界：上界）〈下界〉和〈上界〉可用常量标识名。（2）扩充条件语句的功能使其为：IF条件THEN语句[ELSE语句]（3）增加repeat重复语句:REPEAT语句{;语句}UNTIL条件可根据自己具体情况从中选择2个以上题目进行扩充。三、实验原理PL/0语言可以看成PASCAL语言的子集，它的编译程序是一个编译解释执行系统。PL/0的目标程序为假想栈式计算机的汇编语言，与具体计算机无关。PL/0的编译程序和目标程序的解释执行程序都是用PASCAL语言书写的，因此PL/0语言可在配备PASCAL语言的任何机器上实现。其编译过程采用一趟扫描方式，以语法分析程序为核心，词法分析和代码生成程序都作为一个独立的过程，当语法分析需要读单词时就调用词法分析程序，而当语法分析正确需要生成相应的目标代码时，则调用代码生成程序。用表格管理程序建立变量、常量和过程表示符的说明与引用之间的信息联系。当源程序编译正确时，PL/0编译程序自动调用解释执行程序，对目标代码进行解释执行，并按用户程序的要求输入数据和输出运行结果。3四、实验分析PL/0语言编译程序采用以语法分析为核心、一遍扫描的编译方法。词法分析和代码生成作为独立的子程序供语法分析程序调用。语法分析的同时，提供了出错报告和出错恢复的功能。在源程序没有错误编译通过的情况下，调用类PCODE解释程序解释执行生成的类PCODE代码。词法分析子程序分析：词法分析子程序名为GETSYM，功能是从源程序中读出一个单词符号（TOTAKEN），把它的信息放入全局变量SYM、ID和NUM中，字符变量放入CH中，语法分析器需要单词时，直接从这三个变量中获得。Getch过程通过反复调用Getch子过程从源程序过获取字符，并把它们拼成单词。GETCH过程中使用了行缓冲区技术以提高程序运行效率。词法分析器的分析过程：调用GETSYM时，它通过GETCH过程从源程序中获得一个字符。如果这个字符是字母，则继续获取字符或数字，最终可以拼成一个单词，查保留字表，如果查到为保留字，则把SYM变量赋成相应的保留字类型值；如果没有查到，则这个单词应是一个用户自定义的标识符（可能是变量名、常量名或是过程的名字），把SYM置为IDENT，把这个单词存入ID变量。查保留字表时使用了二分法查找以提高效率。如果Getch获得的字符是数字，则继续用Getch获取数字，并把它们拼成一个整数或实数，然后把SYM置为INTEGER或REAL，并把拼成的数值放入NUM变量。如果识别出其它合法的符号（比如：赋值号、大于号、小于等于号等），则把SYM则成相应的类型。如果遇到不合法的字符，把SYM置成NUL。语法分析子程序分析：语法分析子程序采用了自顶向下的递归子程序法，语法分析同时也根据程序的语义生成相应三元代码，并提供了出错处理的机制。语法分析主要由分程序分析过程（BLOCK）、参数变量分析过程（ParaDeclaration）、参数变量处理过程（ParaGetSub）、数组处理过程（ParaGetSub）、常量定义分析过程（ConstDeclaration）、变量定义分析过程（Vardeclaration）、语句分析过程（Statement）、表达式处理过程（Expression）、项处理过程（Term）、因子处理过程（Factor）和条件处理过程（Condition）构成。这些过程在结构上构成一个嵌套的层次结构。除此之外，还有出错报告过程（Error）、代码生成过程（Gen）、测试单词合法性及出错恢复过程（Test）、登录名字表过程（Enter）、查询名字表函数（Position）以及列出类PCODE代码过程（Listcode）作过语法分析的辅助过程。由PL/0的语法图可知：一个完整的PL/0程序是由分程序和句号构成的。因此，本编译程序在运行的时候，通过主程序中调用分程序处理过程block来分析分程序部分（分程序分析过程中还可能会递归调用block过程），然后，判断最后读入的符号是否为句号。如果是句号且分程序分析中未出错，则是一个合法的PL/0程序，可以运行生成的代码，否则就说明源PL/0程序是不合法的，输出出错提示即可。if-then-else语句的处理：按if语句的语法，首先调用逻辑表达式处理过程处理if语句的条件，把相应的真假值4放到数据栈顶。接下去记录下代码段分配位置（即下面生成的jpc指令的位置），然后生成条件转移jpc指令（遇0或遇假转移），转移地址未知暂时填0。然后调用语句处理过程处理then语句后面的语句或语句块。then后的语句处理完后，如果遇到else，就调用语句处理过程处理else语句后面的语句或语句块，这时当前代码段分配指针的位置就应该是上面的jpc指令的转移位置。通过前面记录下的jpc指令的位置，把它的跳转位置改成当前的代码段指针位置，否则没遇到else，那么此时的当前代码段分配指针的位置也是上面jpc指令的转移位置，也是通过前面记录下的jpc位置指令的位置，把它的跳转到当前的代码段指针位置。5Repeat语句的处理：首先用CX1变量记下当前代码段分配位置，作为循环的开始位置。然后通过递归调用语句分析过程分析，直到遇到until保留字，如果未对应until则出错。调用条件表达式处理过程生成相应代码把结果放在数据栈顶，再生成条件转移指令，转移位置为上面记录的CX1。6五、相关代码及运行结果实验代码；PL0.h代码：#includestdio.h#includeset#includestring#includeiostream#includeiostream#includevector#ifndefWIRTH_ZYC_#defineWIRTH_ZYC_usingnamespacestd;constintnorw=16;//no.ofreservedwords保留字的个数constinttxmax=100;//lengthofidentifiertable标示符表的长度（容量）constintal=10;//lengthofidentifiers标示符的最大长度constintnmax=14;//max.no.ofdigitsinnumbers数字的最大长度constintamax=2047;//maximumaddress寻址空间constintlevmax=3;//maximumdepthofblocknesting最大允许的块嵌套层数constintcxmax=200;//sizeofcodearray类PCODE目标代码数组长度（可容纳代码行数）7constintlineLength=82;//行缓冲区长度typedefenum{NUL,IDENT,NUMBER,PLUS,MINUS,TIMES,SLASH,ODDSYM,EQL,NEQ,LSS,LEQ,GTR,GEQ,LPAREN,RPAREN,COMMA,SEMICOLON,PERIOD,BECOMES,BEGINSYM,ENDSYM,IFSYM,THENSYM,WHILESYM,WRITESYM,READSYM,DOSYM,CALLSYM,CONSTSYM,VARSYM,PROCSYM,ELSESYM,REPEATSYM,UNTILSYM}symbol;//symobl类型标识了不同类型的词汇typedefcharalfa[al+1];//alfa类型用于标识符typedefenum{CONSTANT,VARIABLE,PROCEDURE,ARRAY}obj0;//三种标识符的类型typedefenum{LIT,OPR,LOD,STO,CAL,INT,JMP,JPC}fct;//functionstypedefsetsymbolsymset;structinstruction{fctf;//functioncodeintl;//level,cann'tbigthanlevmaxinta;//displacementaddress,cann'tbigthanamax};//类PCODE指令类型，包含三个字段：指令f、层差l和另一个操作数a/********************************************lit0,a:loadconstanta**opr0,a:executeoperationa**lodl,a:loadvariablel,a**stol,a:storevariablel,a**call,a:callprocedureaatlevell**int0,a:incrementt-registerbya**jmp0,a:jumptoa**jpc0,a:jumpconditionaltoa********************************************/typedefstruct{alfaname;obj0kind;union{struct{intlevel,adr,size;}inOther;intval;}other;}Table;classPL0{8protected:boollistswitch,sourceEnd;charch;//lastcharacterreadsymbolsym;//lastsymbolreadalfaid;//lastidentifierreadintnum;//lastnumberreadintcc;//charactercountintll;//linelengthintkk,err;intcx;//codeallocationindexintcodeNo;//codelineno.staticstringerrStr[];//errorstringcharline[lineLength];//codelinevectorstringerrorString;//errorarrayalfaa;//词法分析器中用于临时存放正在分析的词instructioncode[cxmax+1];//destinationcodearrayalfaword[norw+1];//保留字表symbolwsym[norw+1];//保留字表中每一个保留字对应的symbol类型symbolssym[100];//一些符号对应的symbol类型表charmnemonic[8][6];//类PCODE指令助记符表symsetdeclbegsys,statbegsys,facbegsys;//声明开始、表达式开始和项开始符号集合Tabletable[txmax+1];//符号表FILE*fin,*fout;public:PL0(char*source,char*destination);//构造函数~PL0(){fclose(fin),fclose(fout);}//析构函数voiderror(intn);//出错处理，打印出错位置和出错代码voidgetsym();//词法分析，读取一个单词voidgetch();//漏掉空格，读取一个字符voidgen(fctx,inty,intz);//生成目标代码，并送入目标9程序区voidtest(symsets1,symsets2,intn);//测试当前单词符号是否合法voidblock(intle