編譯原理課程設(shè)計(jì)C語(yǔ)言編譯器的實(shí)現(xiàn)

1、南華大學(xué)編譯原理課程設(shè)計(jì)名：編譯代生成器設(shè)計(jì) 專(zhuān)業(yè) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 學(xué)生姓名 熊浩斌 班 級(jí) 計(jì)算機(jī)01班 學(xué) 號(hào) 20109440114 指導(dǎo)老師 陳星 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn) 8棟 2-209 完成日期：2013.6.2一、課程設(shè)計(jì)的目的 編譯原理課程兼有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)非常重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，它在系統(tǒng)軟件中占有十分重要的地位，是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的一門(mén)主修課。為了讓學(xué)生能夠更好地掌握編譯原理的基本理論和編譯程序構(gòu)造的基本方法和技巧，融會(huì)貫通本課程所學(xué)專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)，提高他們的軟件設(shè)計(jì)能力，特設(shè)定該課程的課程設(shè)計(jì)，通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的pascal語(yǔ)言（el語(yǔ)言）的編譯程序，提高學(xué)生設(shè)計(jì)

2、程序的能力，加深對(duì)編譯理論知識(shí)的理解與應(yīng)用。二、課程設(shè)計(jì)的要求1、 明確課程設(shè)計(jì)任務(wù)，復(fù)習(xí)編譯理論知識(shí)，查閱復(fù)印相關(guān)的編譯資料。2、 按要求完成課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求文字和圖表工整、思路清晰、算法正確。3、 寫(xiě)出完整的算法框架。4、 編寫(xiě)完整的編譯程序。 三、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 課程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對(duì)平時(shí)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)補(bǔ)充，課程設(shè)計(jì)內(nèi)容包括課程的主要理論知識(shí)，但由于編譯的知識(shí)量較復(fù)雜而且綜合性較強(qiáng)，因而對(duì)一個(gè)完整的編譯程序不適合平時(shí)實(shí)驗(yàn)。通過(guò)課程設(shè)計(jì)可以達(dá)到綜合設(shè)計(jì)編譯程序的目的。本課程的課程設(shè)計(jì)要求學(xué)生編寫(xiě)一個(gè)完整的編譯程序，包括詞法分析器、語(yǔ)法分析器以及實(shí)現(xiàn)對(duì)簡(jiǎn)單程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中

3、的邏輯運(yùn)算表達(dá)式、算術(shù)運(yùn)算表達(dá)式、賦值語(yǔ)句、if語(yǔ)句、while語(yǔ)句以及dowhile語(yǔ)句進(jìn)行編譯，并生成中間代碼和直接生匯編指令的代碼生成器。四、總體設(shè)計(jì)方案及詳細(xì)設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方案：1.總體模塊主程序詞法分析程序語(yǔ)法分析程序中間代碼生成程序2.表2.1 各種單詞符號(hào)對(duì)應(yīng)的種別碼單詞符號(hào)種別碼 單詞符號(hào)種別碼bgin1：17if2：=18then320wile421do523lettet（letter|digit）*10=24dight dight*11=25+13；2614(27*15)28/16#0詳細(xì)設(shè)計(jì)： 4.1界面導(dǎo)入設(shè)計(jì) (1)一共三個(gè)選項(xiàng)：choice 1-cifafenxi c

4、hoice 2-yufafenxi choice 3-zhongjiandaima (2)界面演示 圖一 圖二 圖三 4.2詞法分析程序置初值調(diào)用掃描子程序輸出單詞二元組輸入串結(jié)束結(jié)束否是（1）流程圖設(shè)計(jì)(2)具體功能的具體設(shè)計(jì)1、cifafenxi( ) 首先設(shè)置progn來(lái)接收輸入的語(yǔ)句，以#來(lái)結(jié)束； 調(diào)用掃描子程序 scaner1( ),每一次得到一個(gè)類(lèi)型碼； 用switch判別相應(yīng)輸出； 直到syn1=0為止。2、掃描子程序scaner1( )-掃描輸入的語(yǔ)句 首先設(shè)置3個(gè)變量：token1用來(lái)存放構(gòu)成單詞符號(hào)的字符串；sum1用來(lái)存放整型單詞；syn1用來(lái)存放單詞符號(hào)的類(lèi)型碼。 有關(guān)

5、scaner1()中關(guān)鍵點(diǎn)解析： while(ch= )|(ch=n) ch=progp+; ；忽略空格 if(ch=a)|(ch=a) while(ch=a)|(ch=a)|(ch=0)&(ch=9) tokenm+=ch; ch=progp+; ；判別標(biāo)識(shí)符 for(n=0;n=0)&(ch=0)&(ch32=3334=35=36!=37 (2)程序結(jié)構(gòu)描述 (3) 程序的功能描述從文件中讀入表達(dá)式，輸出其四元式的結(jié)果序列 是否為main？調(diào)用scanner是否為（？調(diào)用scanner是否為）？調(diào)用scanner調(diào)用語(yǔ)句塊分析函數(shù)stablock出錯(cuò)處理 遞歸下降示意圖 (4)詳細(xì)功能描述

6、void scanner(); /掃描void lrparser(); void stablock(int *nchain); /語(yǔ)句塊void stastring(int *nchain); /語(yǔ)句串void sta(int *nchain); /語(yǔ)句void fuzhi(); /賦值語(yǔ)句void tiaojian(int *nchain); /條件語(yǔ)句void xunhuan(); /循環(huán)語(yǔ)句char* e(); /expresiion表達(dá)式char* t(); /term項(xiàng)char* f(); /factor因子char *newtemp(); /自動(dòng)生成臨時(shí)變量void backpat

7、ch(int p,int t); /回填int merge(int p1,int p2); /合并p1和p2void emit(char *res,char *num1,char *op,char *num2); /生成四元式void emit(char *res,char *num1,char *op,char *num2) 該函數(shù)的功能是生成一個(gè)三地址語(yǔ)句送到四式表中 char *newtemp()該函數(shù)的功能是會(huì)動(dòng)一個(gè)新的臨時(shí)變量，臨時(shí)變量名產(chǎn)生的 順序是t1,t2,t3,.int merge(int p1,int p2)該函數(shù)的功能是將以p1,p2為鏈?zhǔn)椎膬蓷l鏈合并成一條鏈，返回時(shí)的函

8、數(shù)值作為合并后的鏈?zhǔn)?。void backpatch(int p,int t)該函數(shù)的功能是把p所鏈接的每個(gè)四元式的第四區(qū)段（result段）都回 填t。void fuzhi()該函數(shù)的功能是對(duì)賦值語(yǔ)句進(jìn)行分析。void tiaojian(int *nchain)該函數(shù)的功能是對(duì)條件語(yǔ)句進(jìn)行分析。void xunhuan()該函數(shù)的功能是對(duì)循環(huán)語(yǔ)句進(jìn)行分析。(4) 結(jié)果演示 圖一 簡(jiǎn)單語(yǔ)句生成四元式 圖二 if語(yǔ)句的四元式生成 圖三 循環(huán)語(yǔ)句四元式生成（5）匯編生成if(strcmp(fourcomi.opera,=)=0) printf(move ax,%1sn,fourcomi.arg1);

9、 printf(move %5s,axn,fourcomi.result);if(strcmp(fourcomi.opera,+)=0) printf(mov ax,%1sn,fourcomi.arg1); printf(add ax,%1sn,fourcomi.arg2);printf(mov %1s,axn,fourcomi.result);if(strcmp(fourcomi.opera,-)=0) printf(mov ax,%1sn,fourcomi.arg1); printf(sub ax,%1sn,fourcomi.arg2); printf(mov %1s,axn,fourco

10、mi.result);if(strcmp(fourcomi.opera,*)=0) printf(mov al,%1sn,fourcomi.arg1); printf(mul %1sn,fourcomi.arg2); printf(mov %1s,axn,fourcomi.result);if(strcmp(fourcomi.opera,/)=0) printf(mov ax,%1sn,fourcomi.arg1); printf(div %1sn,fourcomi.arg2); printf(mov %1s,aln,fourcomi.result);if(strcmp(fourcomi.op

11、era,goto)=0) printf(jmp l%1sn,i); 結(jié)果演示五、課程設(shè)計(jì)的體會(huì)與總結(jié) 經(jīng)過(guò)一個(gè)星期的編譯原理課程設(shè)計(jì)，本人在陳宏建老師的指導(dǎo)下，順利完成該課程設(shè) 計(jì)。通過(guò)該課程設(shè)計(jì)，收獲頗多。 詞法分析的基本任務(wù)是從字符串表示的源程序中識(shí)別出具有獨(dú)立意義的單詞符號(hào)，其基本思想是根據(jù)掃描到單詞符號(hào)的第一個(gè)字符的種類(lèi)，拼出相應(yīng)的單詞符號(hào)。通過(guò)本試驗(yàn)的完成，更加加深了對(duì)詞法分析原理的理解。 通過(guò)本次試驗(yàn)，了解了語(yǔ)法分析的運(yùn)行過(guò)程，主程序大致流程為：“置初值”調(diào)用scaner函數(shù)讀下一個(gè)單詞符號(hào)調(diào)用irparse結(jié)束。遞歸下降分析的大致流程為：“先判斷是否為begin”不是則“出錯(cuò)處理

12、”，若是則“調(diào)用scaner函數(shù)”調(diào)用語(yǔ)句串分析函數(shù)“判斷是否為end”不是則“出錯(cuò)處理”，若是則調(diào)用scaner函數(shù)“判斷syn=0&kk=0是否成立”成立則說(shuō)明分析成功打印出來(lái)。不成立則“出錯(cuò)處理”。 一、對(duì)實(shí)驗(yàn)原理有更深的理解通過(guò)該課程設(shè)計(jì)，掌握了什么是編譯程序，編譯程序工作的基本過(guò)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(guò)程、構(gòu)造工具及其相關(guān)的技術(shù)對(duì)課本上的知識(shí)有了更深的理解，課本上的知識(shí)師機(jī)械的，表面的。通過(guò)把該算法的內(nèi)容，算法的執(zhí)行順序在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，把原來(lái)以為很深?yuàn)W的書(shū)本知識(shí)變的更為簡(jiǎn)單，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理有更深的理解。二、對(duì)該理論在實(shí)踐中的應(yīng)用有深刻的理解

13、通過(guò)把該算法的內(nèi)容，算法的執(zhí)行順序在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，知道和理解了該理論在計(jì)算機(jī)中是怎樣執(zhí)行的，對(duì)該理論在實(shí)踐中的應(yīng)用有深刻的理解。三、激發(fā)了學(xué)習(xí)的積極性通過(guò)該課程設(shè)計(jì)，全面系統(tǒng)的理解了編譯原理程序構(gòu)造的一般原理和基本實(shí)現(xiàn)方法。把死板的課本知識(shí)變得生動(dòng)有趣，激發(fā)了學(xué)習(xí)的積極性。把學(xué)過(guò)的計(jì)算機(jī)編譯原理的知識(shí)強(qiáng)化，能夠把課堂上學(xué)的知識(shí)通過(guò)自己設(shè)計(jì)的程序表示出來(lái)，加深了對(duì)理論知識(shí)的理解。以前對(duì)與計(jì)算機(jī)操在這次課程設(shè)計(jì)中，我就是按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)的思想來(lái)完成。加深了理解文件系統(tǒng)的內(nèi)部功能及內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，培養(yǎng)實(shí)踐動(dòng)手能力和程序開(kāi)發(fā)能力的目的。 附錄-程序清單#include#include#include#inclu

14、deusing namespace std;#define max 100char inputstream50; /存儲(chǔ)輸入句子int temp1=0; /數(shù)組下標(biāo)int right1; /判斷輸出信息int m2=0,sum2=0;/sum用于計(jì)算運(yùn)算符的個(gè)數(shù) /m用于標(biāo)記輸入表達(dá)式中字符的個(gè)數(shù) char jg=a;char strmax;/用于存輸入表達(dá)式int tokene=0;/左括號(hào)的標(biāo)志char prog180,token18,ch1;int syn1,p1,m1,n1,sum1;char *rwtab16=begin,if,then,while,do,end;int r1 ;ch

15、ar prog80; /存放所有輸入字符 char token8; /存放詞組 char ch; /單個(gè)字符 int syn,p,m,n,i; /syn:種別編碼 double sum; int count; int issignal; /是否帶正負(fù)號(hào)(0不帶，1負(fù)號(hào)，2正號(hào)）int iserror;int isdecimal; /是否是小數(shù) double decimal; /小數(shù) int isexp; /是否是指數(shù) int index; /指數(shù)冪 int isnegative; /是否帶負(fù)號(hào) double temp; int temp2;int repeat; /是否連續(xù)出現(xiàn)+,-int n

16、extq;int kk; /臨時(shí)變量的標(biāo)號(hào)int ntc,nfc,nnc,nnb,nna;char *rwtab9=main,int,float,double,char,if,else,do,while; structchar result10; /字符串（字符數(shù)組）char arg110;char opera10;char arg210;fourcom20; /結(jié)構(gòu)體數(shù)組 cifafenxi();yufafenxi();zhongjiandaima();scaner1();void e();void e1();void t();void t1();void f();void lrparser

17、(); void stablock(int *nchain); /語(yǔ)句塊void stastring(int *nchain); /語(yǔ)句串void sta(int *nchain); /語(yǔ)句void fuzhi(); /賦值語(yǔ)句void tiaojian(int *nchain); /條件語(yǔ)句void xunhuan(); /循環(huán)語(yǔ)句char* e(); /expresiion表達(dá)式char* t(); /term項(xiàng)char* f(); /factor因子char *newtemp(); /自動(dòng)生成臨時(shí)變量void backpatch(int p,int t); /回填int merge(in

18、t p1,int p2); /合并p1和p2void emit(char *res,char *num1,char *op,char *num2); /生成四元式void scanner(); /掃描void lrparser()int nchain;nfc=ntc=1;nextq=1;if(syn=1) /mainscanner();if(syn=26) /(scanner();if(syn=27) /)scanner();stablock(&nchain);elseprintf(缺少右括號(hào)n);else printf(缺少左括號(hào)n);elseprintf(缺少mainn);/ := voi

19、d stablock(int *nchain) /語(yǔ)句塊if(syn=28) /scanner();stastring(nchain);/backpatch(*nchain,nextq);if(syn=29) /scanner(); /讀下一個(gè)elseprintf(缺少號(hào)n);elseprintf(缺少號(hào)n);/:=;void stastring(int *nchain) /語(yǔ)句串sta(nchain);backpatch(*nchain,nextq);while(syn=31) /;scanner();sta(nchain);/backpatch(*nchain,nextq-1);void

20、sta(int *nchain) /語(yǔ)句if(syn=10)fuzhi();/*nchain=0;else if(syn=6) /iftiaojian(nchain);else if(syn=8) /doxunhuan();/-if()void tiaojian(int *nchain)char res10,num110,num210,op10;int nchaintemp;/-if(syn=6) /ifscanner();/strcpy(num1,e();if(syn=26) /(scanner();strcpy(num1,e();if(syn=32) switch(syn)case 32:

21、strcpy(op,);break;case 33:strcpy(op,=);break;case 34:strcpy(op,);break;case 35:strcpy(op,=);break;case 36:strcpy(op,=);break;case 37:strcpy(op,!=);break;default:printf(error);scanner();strcpy(num2,e();strcat(num1,op);strcat(num1,num2);/nfc=nextq+1;ntc=nextq; /記住if語(yǔ)句位置emit(0,if,num1,goto); nfc=nextq;

22、 /if中表達(dá)式為假emit(0,goto);/第一個(gè)0已回填backpatch(ntc,nextq); /ntc鏈接的所有四元式都回填nextqif(syn=27) /)scanner();stablock(&nchaintemp); /語(yǔ)句塊*nchain=merge(nchaintemp,nfc);/:=do while void xunhuan()char res10,num110,num210,op10;int nchaintemp;if(syn=8) /donnc=nextq; /記住if語(yǔ)句位置，emit之后nextq就變了/emit(0,if,num1,goto); scann

23、er();stablock(&nchaintemp); /語(yǔ)句塊if(syn=9) /whilescanner();if(syn=26) /(scanner();strcpy(num1,e();if(syn=32) switch(syn)case 32:strcpy(op,);break;case 33:strcpy(op,=);break;case 34:strcpy(op,);break;case 35:strcpy(op,=);break;case 36:strcpy(op,=);break;case 37:strcpy(op,!=);break;default:printf(error

24、);scanner();strcpy(num2,e();strcat(num1,op);strcat(num1,num2);nnb=nextq;emit(0,if,num1,goto); backpatch(nnb,nnc);nna=nextq;emit(0,goto);backpatch(nna,nextq);if(syn=27) /)scanner();void fuzhi() /賦值語(yǔ)句只有1個(gè)操作數(shù)char res10,num10; /num操作數(shù)if(syn=10) /字符串strcpy(res,token); /結(jié)果scanner();if(syn=21) /=scanner();

25、strcpy(num,e();emit(res,num,=,);elseprintf(缺少=號(hào)n);char* e() /expression表達(dá)式char *res,*num1,*op,*num2;res=(char *)malloc(10);num1=(char *)malloc(10);op=(char *)malloc(10);num2=(char *)malloc(10);strcpy(num1,t();while(syn=22)|(syn=23) /+ -if(syn=22) /+strcpy(op,+);elsestrcpy(op,-);scanner();strcpy(num2

26、,t();strcpy(res,newtemp();emit(res,num1,op,num2);strcpy(num1,res);return num1;char* t() /term項(xiàng)char *res,*num1,*op,*num2;res=(char *)malloc(10);num1=(char *)malloc(10);op=(char *)malloc(10);num2=(char *)malloc(10);strcpy(num1,f();while(syn=24)|(syn=25) /* /if(syn=24) strcpy(op,*);elsestrcpy(op,/);sca

27、nner();strcpy(num2,f();strcpy(res,newtemp();emit(res,num1,op,num2);strcpy(num1,res);return num1;char* f() /factor因子char *res;res=(char *)malloc(10);if(syn=10) /字符串strcpy(res,token);scanner();else if(syn=20) /二進(jìn)制數(shù)itoa(int)sum,res,10); /整數(shù)轉(zhuǎn)換為字符串scanner();else if(syn=26) /(scanner();res=e();if(syn=27)

28、/)scanner();else iserror=1;elseiserror=1;return res;char *newtemp()char *p;char vartemp10;p=(char *)malloc(10);kk+;itoa(kk,vartemp,10);strcpy(p+1,vartemp);p0=t;return p;/將p所鏈接的每個(gè)四元式的第四個(gè)分量都回填tvoid backpatch(int p,int t) int w,circle=p;while(circle) /circle不為0的時(shí)候w=atoi(fourcomcircle.result); /四元式circl

29、e第四分量?jī)?nèi)容/strcpy(fourcomcircle.result,t); /把t填進(jìn)四元式circle的第四分量sprintf(fourcomcircle.result,%d,t);circle=w; /w記錄的是鏈條上下一個(gè)四元式，移動(dòng)！return;int merge(int p1,int p2) /合并p1和p2char circle,nresult;if(p2=0)nresult=p1;elsenresult=circle=p2;while(atoi(fourcomcircle.result) /四元式第四個(gè)分量不為0circle=atoi(fourcomcircle.resul

30、t); /strcpy(fourcomcircle.result,p1);sprintf(fourcomcircle.result,%s,p1);/目的是用p1的值覆蓋0return nresult; /p2是頭，p1覆蓋0，接在p2后邊void emit(char *res,char *num1,char *op,char *num2)strcpy(fourcomnextq.result,res);strcpy(fourcomnextq.arg1,num1);strcpy(fourcomnextq.opera,op);strcpy(fourcomnextq.arg2,num2);nextq+

31、;void scanner() sum=0; decimal=0; m=0; for(n=0;n=a)&(ch=a)&(ch=a)&(ch=a)&(ch=0)&(chtoken ch=progp+; /讀下一個(gè)字符 tokenm+=0; p-; /回退一格 syn=10; /標(biāo)識(shí)符 /如果是begin,if,then,while,do,end標(biāo)識(shí)符中的一個(gè) for(n=0;n=0)&(ch=0)&(ch=0)&(ch=0)&(ch=9) /指數(shù) index=index*10+ch-0; ch=progp+; /10的冪 /123e3代表123*10(3) /sum=sum*pow(10,ind

32、ex);是錯(cuò)誤的 if(isnegative) sum=sum*pow(0.1,index); else sum=sum*pow(10,index); if(issignal=1)sum=-sum;issignal=0; p-; syn=20; else switch(ch) case : m=0; tokenm+=ch; ch=progp+; if(ch=) syn=33; tokenm+=ch; else syn=32; p-; break; case =: m=0; tokenm+=ch; ch=progp+; if(ch=) syn=36; tokenm+=ch; else syn=21; p-; break; case +:temp2=progp;tokenm+=ch;if(temp2=0)&(temp2=0)&(temp2=9)&(repeat=1)issignal=1;ch=progp+; /讀-下一個(gè)字符r