編譯原理實驗報告分析_1

1、編譯原理實驗報告分析學(xué)年第學(xué)期編譯原理實驗報告學(xué)院（系）：計算機科學(xué)與工程學(xué)院班級：11303070a學(xué)號：11303070*姓名：無名氏指導(dǎo)教師：保密式時間：2016 年7 月目錄 1實驗?zāi)康?(1) 2實驗內(nèi)容及要求 (1)3實驗方案設(shè)計 (1)3.1 編譯系統(tǒng)原理介紹 (1)3.1.1 編譯程序介紹 (2)3.1.2 對所寫編譯程序的源語言的描述 (2)3.2 詞法分析程序的設(shè)計 (3)3.3 語法分析程序設(shè)計 (4)3.4 語義分析和中間代碼生成程序的設(shè)計 (4)4. 結(jié)果及測試分析 .44.1軟件運行環(huán)境及限制 (4)4.2測試數(shù)據(jù)說明 (5)4.3運行結(jié)果及功能說明 (5)5總結(jié)及

2、心得體會 (7)1實驗?zāi)康母鶕?jù)sample語言或者自定義的某種語言，設(shè)計該語言的編譯前端。包括詞法分 析，語法分析、語義分析及中間代碼生成部分。 2實驗內(nèi)容及要求（1）詞法分析器輸入源程序，輸出對應(yīng)的token表，符號表和詞法錯誤信息。按規(guī)則拼單詞，并轉(zhuǎn)換成二元形式；濾掉空白符，跳過注釋、換行符及一些無用的符號；進行行列計數(shù)，用于指出出錯的行列號，并復(fù)制出錯部分；列表打印源程序；發(fā)現(xiàn)并定位詞法錯誤；（2）語法分析器輸入token串，通過語法分析，尋找其中的語法錯誤。要求能實現(xiàn)sample語言或自定義語言中幾種最常見的、基本的語法單位的分析：算術(shù)表達式、布爾表達式、賦值語句、if語句、for語句

3、、while語句、do while語句等。（3）語義分析和中間代碼生成輸入token串，進行語義分析，修改符號表，尋找其中的語義錯誤，并生成中間代碼。要求能實現(xiàn)sample語言或自定義語言中幾種最常見的、基本的語法單位的分析：算術(shù)表達式、布爾表達式、賦值語句、if語句、for語句、while 語句、do while語句等。實驗要求：功能相對完善，有輸入、輸出描述，有測試數(shù)據(jù)，并介紹不足。3實驗方案設(shè)計3.1 編譯系統(tǒng)原理介紹編譯器逐行掃描高級語言程序源程序，編譯的過程如下：(1).詞法分析識別關(guān)鍵字、字面量、標識符(變量名、數(shù)據(jù)名)、運算符、注釋行(給人看的，一般不處理)、特殊符號(續(xù)行、語句

4、結(jié)束、數(shù)組)等六類符號，分別歸類等待處理。(2).語法分析一個語句看作一串記號(token)流，由語法分析器進行處理。按照語言的文法檢查判定是否是合乎語法的句子。如果是合法句子就以內(nèi)部格式保存，否則報錯。直至檢查完整個程序。(3).語義分析語義分析器對各句子的語法做檢查：運算符兩邊類型是否相兼容；該做哪些類型轉(zhuǎn)換(例如，實數(shù)向整數(shù)賦值要取整)；控制轉(zhuǎn)移是否到不該去的地方；是 1否有重名或者使語義含糊的記號，等等。如果有錯誤，則轉(zhuǎn)出錯處理，否則可以生成執(zhí)行代碼。(4).中間代碼生成中間代碼是向目標碼過渡的一種編碼，其形式盡可能和機器的匯編語言相似，以便下一步的代碼生成。但中間碼不涉及具體機器的操

5、作碼和地址碼。采用中間碼的好處是可以在中間碼上做優(yōu)化。(5).優(yōu)化對中間碼程序做局部優(yōu)化和全局(整個程序)優(yōu)化，目的是使運行更快，占用空間最小。局部優(yōu)化是合并冗余操作，簡化計算，例如x:=0可用一條清零指令替 換。全局優(yōu)化包括改進循環(huán)、減少調(diào)用次數(shù)和快速地址算法等。 (6).代碼生成由代碼生成器生成目標機器的目標碼(或匯編)程序，其中包括數(shù)據(jù)分段、選定寄存器等工作，然后生成機器可執(zhí)行的代碼。3.1.1 編譯程序介紹編譯程序是指把用高級程序設(shè)計語言書寫的源程序，翻譯成等價的機器語言格式目標程序的翻譯程序。編譯程序?qū)儆诓捎蒙尚詫崿F(xiàn)途徑實現(xiàn)的翻譯程序。它以高級程序設(shè)計語言書寫的源程序作為輸入，而以

6、匯編語言或機器語言表示的目標程序作為輸出。編譯出的目標程序通常還要經(jīng)歷運行階段，以便在運行程序的支持下運行，加工初始數(shù)據(jù)，算出所需的計算結(jié)果。3.1.2 對所寫編譯程序的源語言的描述sample語言是一種類pascal語言，他以賦值語句為基礎(chǔ)，包括順序、條件和循環(huán)三種結(jié)構(gòu)。有變量說明和常量說明，有多種數(shù)據(jù)類型、如整型、實型、字符型等。它包括如下一些語法成分：(1).數(shù)據(jù)類型：整型、布爾型、實型和字符類型。(2).表達式：可進行算術(shù)、布爾表達式的運算。(3).說明語句：常量說明（用const定義）、變量說明（用var定義）。(4).賦值語句。(5).控制語句：if語句、while語句，repea

7、t語句和for循環(huán)語句。(6).begin end復(fù)合語句。(7).程序（program）語句和結(jié)束（end.）語句。23.2 詞法分析程序的設(shè)計初始化打開源文件源程序結(jié)束一行一行地處理用stri存儲讀到的每個單詞根據(jù)第一個字符結(jié)束進行分類字母識別數(shù)值常數(shù)識別運算符識別標識符 /處理注釋和除識別界符isbound(stri)isoperator(stri)isdigit(stri)關(guān)鍵字是關(guān)鍵字在界符表中在符號注釋中出錯處erro插入到符號中詞法分析總流程圖 1詞法分析將源程序讀入一個個的字符，根據(jù)一定的構(gòu)詞規(guī)則，識別出各類有用的單詞。當輸入字母時，開始識別標識符或關(guān)鍵宇，邊拼寫邊從緩沖區(qū)讀入

8、下一符號，當讀入一非字母數(shù)字符號時，標識符識別完成，但已多讀入一個符號，所以列記數(shù)回退。然后查關(guān)鍵字表，判斷拼出的符號串是否為關(guān)鍵字。若是關(guān)鍵字，輸出其種別碼。否則識別的單詞就是標識符，同時輸出標識符及其種別碼。當輸入數(shù)字時，開始識別整數(shù)或?qū)崝?shù)。邊拼寫邊讀入下一符號，當遇到“.”時，還要繼續(xù)拼寫該常數(shù)(實數(shù)情況)。如果遇到e，要識別帶指數(shù)的常數(shù)，當遇到其它非數(shù)字符號時，數(shù)字常數(shù)拼寫完畢，列計數(shù)也要退1。輸出常數(shù)及其種別碼。當輸入“/”時，開始識別注解或除號，若是注解時，最后兩個連續(xù)讀出的符號是“*/”，不需再讀下一符號，列計數(shù)不變。當判定是除號“/”時，已多讀入一字符，列計數(shù)1，輸出“/”的種

9、別碼。33.3 語法分析程序設(shè)計 token文件program處理賦值語標識符句處理程序頭處理常量說const部明endfor處理程序結(jié)varbegin處理for語句束部分varbegin根據(jù)讀取的處理變量說if前導(dǎo)字對語begin處理if語句明輸出文件句進行分類while處理while語其他語法分析總流程 2 圖不斷地讀入token文件中的單詞，根據(jù)不同的語句，使用不同的方法進行分析，直到token文件的結(jié)束。程序頭部以program開頭，變量說明以var開頭，常量說明是以const開頭的，從begin開始就是可執(zhí)行語句，可執(zhí)行語句分為五種：for語句(以for語句開頭)，while語句(以

10、while開頭)，if語句(以if開頭)，repeat語句(以repeat開頭)，賦值語句(以標識符開頭) 。每當讀到前導(dǎo)詞，表明一個新的語法結(jié)構(gòu)的開始，以此識別該語法單位是否符合定義。 3.4 語義分析和中間代碼生成程序的設(shè)計4. 結(jié)果及測試分析4.1軟件運行環(huán)境及限制程序是使用c#語言編寫的，開發(fā)軟件是vs2013。vs是一個基本完整的開發(fā)工具集，它包括了整個軟件生命周期中所需要的大部分工具，如uml工具、代碼管控工具、集成開發(fā)環(huán)境(ide)等等。所寫的目標代碼適用于微軟支持的所有平臺。使用vs調(diào)試程序會很方便，可以實時觀察程序的運行狀態(tài)。用vs制作界面會顯得非常地簡單，但是也存在一定的缺

11、點。vs的集成度比較高，所以要修改封裝好的一些函數(shù)不會太簡單。44.2測試數(shù)據(jù)說明輸入數(shù)據(jù)：program example1;consta:=1;b:=3;c:=fasdf;vara,b,c:integer;x:char;begina:=3;b:=12;if(a+3*cb) then c:=3;while ab do c:=5;repeat a:=10; until a+3b;for x:=1+2 to 3 do b:=100;end.這是sample語言的一個比較簡單的測試程序，它有著sample語言最基本的格式，如函數(shù)頭部、常量說明、變量說明、執(zhí)行語句、條件語句，循環(huán)語句等等。用這個測試程

12、序來觀察程序的效果。4.3運行結(jié)果及功能說明 圖 3 詞法分析結(jié)果 圖3是正常詞法分析的結(jié)果，可以看出，程序會將每個單詞顯示到token文件顯示區(qū)，同時顯示單詞在源文件的位置。并且會將標識符和常量添加到符號表 5并顯示到符號表顯示區(qū)。下面的圖4是當測試程序有錯誤時的情況。圖 4 詞法分析有錯誤的程序可以看到當我在b:=12；后面加上一個“”后，會出現(xiàn)報錯。并且if語句位置上少了個“）”也會出現(xiàn)報錯，實現(xiàn)了詞法分析的相關(guān)功能。語法分析結(jié)果圖 5 6從圖5看到，語法分析能夠正確地處理token串，并分析出各類語句，直到程序的結(jié)束。輸出結(jié)果的顯示層次感不強，沒有按照一級級地縮進，這里是語法分析的一點

13、問題。下面的圖6是語法分析處理錯誤的功能演示。 圖 6 語法分析錯誤處理 我修改了程序的部分地方，通過語法分析就能夠檢測到錯誤的地方，并顯示出錯誤可能的原因，并且能夠在錯誤的前提下繼續(xù)執(zhí)行后面的程序，直到語法分析結(jié)束。5總結(jié)及心得體會通過編譯原理實驗課，我掌握了什么是編譯程序，編譯程序工作的基本過程及其各階段的基本任務(wù)，熟悉了編譯程序總流程框圖，了解了編譯程序的生成過程、構(gòu)造工具及其相關(guān)的技術(shù)對課本上的知識有了更深的理解，課本上的知識是機械的，表面的。通過把該算法的內(nèi)容，算法的執(zhí)行順序在計算機上實現(xiàn)，把原來以為很深奧的書本知識變的更為簡單，對實驗原理有更深的理解。然而，我認為自己在實驗課上做的并不夠好。首先，在總體實驗內(nèi)容來說，我沒能夠完成所有的內(nèi)容，只完成了詞法分析和語法分析的程序；其次，就完成的兩個實驗來說，功能上還是不夠完善，有一些bug。最后，運行界面上過于簡陋