編譯原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告總結(jié)

學(xué)年第學(xué)期編譯原理》實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院（系）：計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院班級(jí)：11303070A學(xué)號(hào)：*x**x*姓名：無名氏指導(dǎo)教師：保密式目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1\o"CurrentDocument"2．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求 1\o"CurrentDocument"3．實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 1編譯系統(tǒng)原理介紹 1編譯程序介紹 2對(duì)所寫編譯程序的源語言的描述 2詞法分析程序的設(shè)計(jì) 3語法分析程序設(shè)計(jì) 4語義分析和中間代碼生成程序的設(shè)計(jì) 4\o"CurrentDocument"4.結(jié)果及測(cè)試分析 44.1軟件運(yùn)行環(huán)境及限制 44.2測(cè)試數(shù)據(jù)說明 54.3運(yùn)行結(jié)果及功能說明 5\o"CurrentDocument"5．總結(jié)及心得體會(huì) 71．實(shí)驗(yàn)?zāi)康母鶕?jù)Sample語言或者自定義的某種語言，設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求（1）詞法分析器輸入源程序，輸出對(duì)應(yīng)的token表，符號(hào)表和詞法錯(cuò)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(hào)；進(jìn)行行列計(jì)數(shù)，用于指出出錯(cuò)的行列號(hào)，并復(fù)制出錯(cuò)部分；列表打印源程序；發(fā)現(xiàn)并定位詞法錯(cuò)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(cuò)誤。要求能實(shí)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(dá)式、布爾表達(dá)式、賦值語句、f語句、for語句、while語句、dowhile語句等。（3） 語義分析和中間代碼生成輸入token串，進(jìn)行語義分析，修改符號(hào)表，尋找其中的語義錯(cuò)誤，并生成中間代碼。要求能實(shí)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(dá)式、布爾表達(dá)式、賦值語句、訐語句、for語句、while語句、dowhile語句等。實(shí)驗(yàn)要求：功能相對(duì)完善，有輸入、輸出描述，有測(cè)試數(shù)據(jù)，并介紹不足。3．實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)編譯系統(tǒng)原理介紹編譯器逐行掃描高級(jí)語言程序源程序，編譯的過程如下：（1） .詞法分析識(shí)別關(guān)鍵字、字面量、標(biāo)識(shí)符（變量名、數(shù)據(jù)名）、運(yùn)算符、注釋行（給人看的，一般不處理）、特殊符號(hào)（續(xù)行、語句結(jié)束、數(shù)組）等六類符號(hào)，分別歸類等待處理。（2） .語法分析一個(gè)語句看作一串記號(hào)（Token）流，由語法分析器進(jìn)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(bào)錯(cuò)。直至檢查完整個(gè)程序。（3） .語義分析語義分析器對(duì)各句子的語法做檢查：運(yùn)算符兩邊類型是否相兼容；該做哪些類型轉(zhuǎn)換（例如，實(shí)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；是否有重名或者使語義含糊的記號(hào)，等等。如果有錯(cuò)誤，則轉(zhuǎn)出錯(cuò)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(biāo)碼過渡的一種編碼，其形式盡可能和機(jī)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(jī)器的操作碼和地址碼。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(duì)中間碼程序做局部?jī)?yōu)化和全局(整個(gè)程序)優(yōu)化，目的是使運(yùn)行更快，占用空間最小。局部?jī)?yōu)化是合并冗余操作，簡(jiǎn)化計(jì)算，例如x:=0可用一條"清零"指令替換。全局優(yōu)化包括改進(jìn)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(biāo)機(jī)器的目標(biāo)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(jī)器可執(zhí)行的代碼。編譯程序介紹編譯程序是指把用高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言書寫的源程序，翻譯成等價(jià)的機(jī)器語言格式目標(biāo)程序的翻譯程序。編譯程序?qū)儆诓捎蒙尚詫?shí)現(xiàn)途徑實(shí)現(xiàn)的翻譯程序。它以高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言書寫的源程序作為輸入，而以匯編語言或機(jī)器語言表示的目標(biāo)程序作為輸出。編譯出的目標(biāo)程序通常還要經(jīng)歷運(yùn)行階段，以便在運(yùn)行程序的支持下運(yùn)行，加工初始數(shù)據(jù)，算出所需的計(jì)算結(jié)果。對(duì)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(shí)型、字符型等。它包括如下一些語法成分：.數(shù)據(jù)類型：整型、布爾型、實(shí)型和字符類型。.表達(dá)式：可進(jìn)行算術(shù)、布爾表達(dá)式的運(yùn)算。.說明語句：常量說明(用const定義)、變量說明(用var定義)。.賦值語句。.控制語句：if語句、while語句，repeat語句和for循環(huán)語句。.Begin…end復(fù)合語句。.程序(program)語句和結(jié)束(end.)語句。

詞法分析程序的設(shè)計(jì)圖1詞法分析總流程詞法分析將源程序讀入一個(gè)個(gè)的字符，根據(jù)一定的構(gòu)詞規(guī)則，識(shí)別出各類有用的單詞。當(dāng)輸入字母時(shí)，開始識(shí)別標(biāo)識(shí)符或關(guān)鍵宇，邊拼寫邊從緩沖區(qū)讀入下一符號(hào)，當(dāng)讀入一非字母數(shù)字符號(hào)時(shí)，標(biāo)識(shí)符識(shí)別完成，但已多讀入一個(gè)符號(hào)，所以列記數(shù)回退。然后查關(guān)鍵字表，判斷拼出的符號(hào)串是否為關(guān)鍵字。若是關(guān)鍵字，輸出其種別碼。否則識(shí)別的單詞就是標(biāo)識(shí)符，同時(shí)輸出標(biāo)識(shí)符及其種別碼。當(dāng)輸入數(shù)字時(shí)，開始識(shí)別整數(shù)或?qū)崝?shù)。邊拼寫邊讀入下一符號(hào)，當(dāng)遇到“.”時(shí)，還要繼續(xù)拼寫該常數(shù)（實(shí)數(shù)情況）。如果遇到E,要識(shí)別帶指數(shù)的常數(shù)，當(dāng)遇到其它非數(shù)字符號(hào)時(shí)，數(shù)字常數(shù)拼寫完畢，列計(jì)數(shù)也要退1。輸出常數(shù)及其種別碼。當(dāng)輸入“/”時(shí)，開始識(shí)別注解或除號(hào)，若是注解時(shí)，最后兩個(gè)連續(xù)讀出的符號(hào)是“*/”，不需再讀下一符號(hào)，列計(jì)數(shù)不變。當(dāng)判定是除號(hào)“/”時(shí)，已多讀入一字符，列計(jì)數(shù)—1，輸出“/”的種別碼。

語法分析程序設(shè)計(jì)Pro;ram.標(biāo)識(shí)符.處理賦值語.句處理程序頭.部const處理常量說

、明.beginvarFor處理for語句endvarbegin處理程序結(jié)

.Pro;ram.標(biāo)識(shí)符.處理賦值語.句處理程序頭.部const處理常量說

、明.beginvarFor處理for語句endvarbegin處理程序結(jié)

.束部分.處理變量說.明begin■根據(jù)讀取的'前導(dǎo)字對(duì)語句進(jìn)行分類if處理if語句輸出文件while處理while語、句，■‘其他圖2語法分析總流程不斷地讀入token文件中的單詞，根據(jù)不同的語句，使用不同的方法進(jìn)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while開頭）,if語句（以訐開頭）,repeat語句（以repeat開頭），賦值語句（以標(biāo)識(shí)符開頭）。每當(dāng)讀到前導(dǎo)詞，表明一個(gè)新的語法結(jié)構(gòu)的開始，以此識(shí)別該語法單位是否符合定義。語義分析和中間代碼生成程序的設(shè)計(jì)4.結(jié)果及測(cè)試分析4.1軟件運(yùn)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(gè)基本完整的開發(fā)工具集，它包括了整個(gè)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(biāo)代碼適用于微軟支持的所有平臺(tái)。使用VS調(diào)試程序會(huì)很方便，可以實(shí)時(shí)觀察程序的運(yùn)行狀態(tài)。用VS制作界面會(huì)顯得非常地簡(jiǎn)單，但是也存在一定的缺點(diǎn)。VS的集成度比較高，所以要修改封裝好的一些函數(shù)不會(huì)太簡(jiǎn)單。

4.2測(cè)試數(shù)據(jù)說明輸入數(shù)據(jù)：programexamplel;consta:=1;b:=3;c:='fasdf;vara,b,c:integer;x:char;begina:=3;b:=12;if(a+3*c>b)thenc:=3;whilea>bdoc:=5;repeata:=10;untila+3>b;forx:=1+2to3dob:=100;end.這是sample語言的一個(gè)比較簡(jiǎn)單的測(cè)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(gè)測(cè)試程序來觀察程序的效果。4.3運(yùn)行結(jié)果及功能說明希I序漓示裁 -r-4蜩問洲忻器亙老諄去術(shù)器荀單鯉荀單鯉簡(jiǎn)甲器任*卞0I.pro產(chǎn)&jtdT-atr1荀單鯉荀單鯉簡(jiǎn)甲器任*卞0I.pro產(chǎn)&jtdT-atr1：4躺?3433舲3433骷34：j4]朝4]購2344D344￡134Doaizt3.T;t:T；i；;*fasif,T：ar益lbc：intc>g*T：朮：ckar;丘或IIa=3:L:=12；1E(443*?jtken■?:=3;vihilEa)tdoc:=5,rereata=10:initiL時(shí)3汕:forsc：=1+2七o3doI:=LDj;edJ-“蚪我松樹対光松理付號(hào)丟信息祕(mì)蚪我粒蚪如*:1leiitkB卄34h134L13GI1343135■:134E34言：9行】L列圖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(huì)將每個(gè)單詞顯示到token文件顯示區(qū)，同時(shí)顯示單詞在源文件的位置。并且會(huì)將標(biāo)識(shí)符和常量添加到符號(hào)表

并顯示到符號(hào)表顯示區(qū)。下面的圖4是當(dāng)測(cè)試程序有錯(cuò)誤時(shí)的情況。圖4詞法分析有錯(cuò)誤的程序可以看到當(dāng)我在b:=12；后面加上一個(gè)后，會(huì)出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)。并且訐語句位置上少了個(gè)“)”也會(huì)出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)，實(shí)現(xiàn)了詞法分析的相關(guān)功能。圖5語法分析結(jié)果

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(qiáng)，沒有按照一級(jí)級(jí)地縮進(jìn)，這里是語法分析的一點(diǎn)問題。下面的圖6是語法分析處理錯(cuò)誤的功能演示。圖6語法分析錯(cuò)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(cè)到錯(cuò)誤的地方，并顯示出錯(cuò)誤可能的原因，并且能夠在錯(cuò)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(huì)通過編譯原理實(shí)驗(yàn)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(duì)課本上的知識(shí)有了更深的理解，課本上的知識(shí)是機(jī)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(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，把原來以為很深?yuàn)W的書本知識(shí)變的更為簡(jiǎn)單，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理有更深的理解。然而，我認(rèn)為自己在實(shí)驗(yàn)課上做的并不夠好。首先，在總體實(shí)驗(yàn)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(gè)實(shí)驗(yàn)來說，功能上還