【正文】 班 級： 計算機 1206 組長 學號： 20213966 組長姓名： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計時間： 2021 年 12 月 2 摘 要 編譯原理是計算機科學與技術(shù)專業(yè)一門重要的專業(yè)課 , 它具有很強的理論性與實踐性，目的是系統(tǒng)地向?qū)W生介紹編譯系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理以及編譯程序各組成部分的設(shè)計原理和實現(xiàn)技術(shù)，在計算機本科教學中占有十分重要的地位 。計算機語言之所以能由單一的機器語言發(fā)展到現(xiàn)今的數(shù)千種高級語言，就是因為有了編譯技術(shù)。 本課設(shè)是詞法分析、語法分析、語義分析的綜合，外加上擴展任務(wù)中間代碼的優(yōu)化和目標代碼的生成，主要是鍛煉學生的邏輯思維能力，進一步理解編譯原理的方法和步驟。在學習《編譯原理》課程過程中，逐漸掌握各章節(jié)構(gòu)造編譯程序的基本理論，并能獨立完成詞法分析器、語法分析器和語義分析器實驗，在基本實驗完成的基礎(chǔ)上，逐步完成課程設(shè)計。 編譯程序的工作過程一般可以劃分為五個階段：詞法分析、語法分析、語義分析和中間代碼產(chǎn)生、優(yōu)化、目標代碼生成。 詞法分析的任務(wù)是：輸入源程序，對構(gòu)成源程序的字符串進行分解和掃描，識別出一個個的單詞或符號。如果該名字在符號表中不存在，則將其加入到符號表中，否則返回指向該名字的指針，從符號表中刪除給定名字的表項，并且設(shè)計了詞法分析器，具體實現(xiàn)為設(shè)計各單詞的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，并為不同的單詞設(shè)計種別碼。詞法分析器具備預(yù)處理功能。 第二階段，語法分析。通過語法分析，確定整個輸入串是否構(gòu)成語法上正確的“程序”。 第三階段，語義分析和中間代碼產(chǎn)生。這一階段包括兩個方面的工作。如果語義正確，則依循語言的語義規(guī)則進行中間代碼的翻譯。優(yōu)化的任務(wù)在于對前段產(chǎn)生的中間代碼進行加工變換，以期在最后階段能產(chǎn)生出更為高效的目標代碼。 第五階段，目標代碼生成，把中間代碼變換成特定機器上的低級語言代碼，有賴于硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和機器指令含義來實現(xiàn)最后的翻譯。 通過對編譯器的設(shè)計實現(xiàn)，一方面再次熟悉了 c 語言的編程方法及思想，另一方面加深了而對所學編譯知識的掌握和理解，也深刻的理解了編譯器的思想和實現(xiàn)方法；從詞法分析到語法分析，再到語義分析，整個獨立而又緊密聯(lián)系的環(huán)節(jié)，緊緊相扣，整體的實現(xiàn)理解的更加透徹。 7 2 課程設(shè)計任務(wù)及要求 設(shè)計任務(wù) 任務(wù)內(nèi)容：①定義一個簡單程序設(shè)計語言文法（包括變量說明語句、算術(shù)運算表達式、賦值語句；擴展包括邏輯運算表達式、 If 語句、 While語句等）；②掃描器設(shè)計實現(xiàn)；③語法分析器設(shè)計實現(xiàn)；④中間代碼設(shè)計；⑤中間代碼生成器設(shè)計實現(xiàn)；⑥中間代碼優(yōu)化；⑦生成目標代碼。 類型 int |char |bool 變量聲明語句 _1,標識符 變量聲明語句 _1 |=表達式 變量聲明語句 _1|? 賦值語句 標識符 =表達式 。 設(shè)計要求 在深入理解編譯原理基本原理的基礎(chǔ)上 ，對于選定的題目，以小組為單位，先確定設(shè)計方案； 設(shè)計系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序結(jié)構(gòu)，設(shè)計每個模塊的處理流程。語義分析與中間代碼產(chǎn)生器，按照語義規(guī)則對語法分析器推導(dǎo)出的語法單位進行語義分析并把它們翻譯成一定形式的中間代碼。目標代碼生成器，把中間代碼翻譯成目標程序。另外，如果源程序有錯誤，編譯發(fā)現(xiàn)錯誤，把有關(guān)錯誤信息報告給用戶，即出錯處理。單詞符號是一個程序語言的基本語法符號。 （ 1）關(guān)鍵字 是由程序語言定義的具有固定億的標識符。 （ 2）標識符 用來標示各種名字，如變量名，數(shù)組名，函數(shù)名等。 （ 5）界符 程序中用來分割的符號。而對于標識符或常數(shù)的使用都不加限制。//關(guān)鍵字 k char Definition[]={39。, 39。, 39。, 39。 , 39。, 39。 , 39。 , 39。 , 39。 , 39。 , 39。 , 39。,39。, 39。,39。,39。39。\39。//界符表 p char *ID[1000]。//標識符表 i int Cons[1000]。//算數(shù)常量表類碼 c typedef struct TokenType{ 11 char code。 }TokenType。它的任務(wù)是在詞法分析識別出單詞符號串的基礎(chǔ)上，分析并判定程序的語法結(jié)構(gòu)是否符合語法規(guī)則。 語言的語法結(jié)構(gòu)是用上下文無關(guān)文法描述的。 按照語法分析樹的建立方法，可以粗略的把語法分析方法分成兩類，一類是自上而下的分析方法，另一類是自下而上的分析方法。 自上而下的分析方法的主旨就是，對任何輸入串，試圖用一切可能的辦法。或者說，為輸入串尋找一個最左推導(dǎo)。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 對于語法分析過程而言，其處理的數(shù)據(jù)是來自于 Token 序列，是詞法分析的產(chǎn)物。所以這個部分不需要構(gòu)造 新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是沿用上一部分的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在這里就不再列舉了，具體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)請參見詞法分析部分。 ENDWHILE( ) B（ w） 出口 20 C（ w）子程序： N N Y Y Y 入口 ， NEXT(w) 判斷該字符是否為標示符 將其加入符號表 = push NEXT(w) NEXT(w) C（ w） W（ w） 生成四元式 C（ w） 出口 error 21 D（ w）子程序： N Y N Y 入口 { else NEXT(w) EL（） NEXT(w) B（ w） 出口 error 22 N Y 其中 IE（）為 if else 結(jié)構(gòu)的出口標志 } NEXT(w) error IE（） 23 中間代碼產(chǎn)生器模塊 功能 中間代碼是高級程序語言中，各種語法成分的語義結(jié)構(gòu)表示；它介于源語言和目標語言之間。這樣做的好處是：便于進行與機器無關(guān)的代碼優(yōu)化工作；使編譯程序改變目標機更容易；使編譯程序的結(jié)構(gòu)在邏輯上更為簡單明確，以中間語言為界面，編譯前端和后端的接口更清晰。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) typedef struct QUAT{ char *operational。//操作數(shù) 1 char *figure2。//結(jié)果 }QUAT。//四元式結(jié)構(gòu)體數(shù)組 24 算法 y y y n n n 開始 初始化 E 結(jié)果輸出 結(jié)束 NEXT (w) error 入口 出口 T NEXT (w) T GEQ(+) T NEXT (w) GEQ() + 25 y y y 入口 F * / NEXT (w) NEXT (w) F F GEQ(*) GEQ(/) 出口 n n y y 入口 i ( PUSH(i) NEXT (w) 出口 ) NEXT (w) E err