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编译原理课程设计.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.17M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    《 编译原理 》 课程设计报告 实验时间： 2013.01.02 实验班级： 计科 10（5）班 姓 学 名： 郭倩娜 号： 3210006073 实验教师： 蒋艳荣 计算机学院 广东工业大学 1
    编译原理课程设计报告 一、 实验目的与要求 目的：在分析理解一个教学型编译程序（如 PL/0）的基础上，对其词法分析 程序、语法分析程序和语义处理程序进行部分修改扩充。达到进一步了解程序编译 过程的基本原理和基本实现方法的目的。 课程设计 基本内容（成绩范围：“中”、“及格”或“不及格”） （1）扩充赋值运算：*= 和 /= (2)扩充语句（Pascal 的 FOR 语句）: ①FOR <变量>:=<表达式> TO <表达式> DO <语句> ②FOR <变量>:=<表达式> DOWNTO <表达式> DO <语句> 其中，语句①的循环变量的步长为 2， 语句②的循环变量的步长为-2。 （3）增加运算：++ 和 --。 选做内容（成绩评定范围扩大到：“优”和“良”） （1）增加类型：① 字符类型； （2）扩充函数：① 有返回值和返回语句；② 有参数函数。 （3）增加一维数组类型（可增加指令）。 （4）其他典型语言设施。 ② 实数类型。 二、实验环境与工具 （1）计算机及操作系统：PC 机，Windows2000，WindowsXP （2）程序设计语言：C++Builder5，VC 6.0 （3）教学型编译程序：PL/0 三、设计方案 （1） 概述： PL/0 程序 Pascal 版本 源语言: 目标语言: 目标代码 实现平台: 运行平台: C++Bulider 6 Windows 7 （2）结构设计说明：各功能模块描述: （1）PL/0 编译程序由词法分析、语法分析、语义分析、代码生成以及代码优化这 几个主要部分组成。 2
    表 格 管 理 程 序 （2） Pl0 源 程 序 词法分析程序 语法分析程序 代码生产程序 目 标 程 序 出 错 处 理 程 序 （2）PL/0 的解释执行结构 PL/0 语言目标程序 PL/0 语言解释执行程序 （3）PL/0 编译程序总体流程图 输入数据 输出数据 启动 置初值 调用 GETSYM 取单词 调用 BLOCK 过程 当前单词是否为 程序结束符“.” 出错 源程序中是 否有错误 打印出错 调 用 解 释 过 程 INTERPRET 解释执行目 结束 3
    （4）GETSYM 词法分析模块 该模块的功能是为语法语义分析提供单词，把输入的字符串形式的源程序分 割成一个个单词符号传递给语法语义分析。 单词的种类有 5 种：基本字（即保留字）、运算符、标识符、常数、界符。 词法分析程序主要完成以下功能：  过滤空格  识别保留字  识别标识符  拼数  拼复合词  输出源程序 GETCH Y N Y 打印出错信息 停止编译 缓冲区是否还有 字符 N 源程序文件是否 结束 读入一行源程序放入在 LINE 中并输出， 置 CC：=0 返回 4
    （5）词法分析模块 PL/0 编译程序的语法分析采用了自顶向下的递归的子程序法。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。 语法分析主要有以下分析过程： BLOCK 分程序分析处理过程 ConstDeclaration 常量定义处理 Vardeclaration 变量说明处理 Statement 语句处理 Expression 表达式处理 Term Factor Condition Error Gen Test Enter Position Listcode 项处理 因子处理 条件处理 出错处理，打印出错位置和错误编码 生成目标代码，并送入目标程序区 测试当前单词符号是否合法 登录名字表 查找标识符在名字表中的位置 列出目标代码清单 这些过程在结构上构成一个嵌套的层次结构。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。 （6）语义分析模块 PL/0 编译程序语法、语义分析是整个编译程序设计 5
    与实现的核心部分. PL/0 编译程序的语法分析采用了自顶向下的递归子程序法。 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 语意生成相应的代码，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 ）、 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。 （3）主要成分描述 ① 符号表 （1）TABLE 符号表中的信息，在原来的基础上扩展了实数和字符型数据 后，在表中添加 TYPE 属性，用来记录数据的类型 NAME KIND A B C D E P CONSTANT CONSTANT VARIABLE VARIABLE VARIABLE PROCEDUR G … VARIABLE …… VAL/LEVEL 35 49 LEV LEV LEV LEV LEV+1 …… ADR SIZE DX DX+1 DX+2 DX+3 DX …… 4 TYPE INT CHAR INT CHAR REAL （2）指令功能表 OPR 0 15 屏幕输出换行 OPR 0 16 从命令行读入一个输入置于栈顶 LIT 0 a 将常数值取到栈顶，a 为常数值 LOD l a 将变量值取到栈顶，a 为偏移量，l 为层差 STO l a 将栈顶内容送入某变量单元中，a 为偏移量，l 为层差 CAL l a 调用过程，a 为过程地址，l 为层差 INT 0 a 在运行栈中为被调用的过程开辟 a 个单元的数据区 JMP 0 a 无条件跳转至 a 地址 JPC 0 a 条件跳转，当栈顶布尔值非真则跳转至 a 地址，否则顺序执行 OPR 0 0 过程调用结束后,返回调用点并退栈 OPR 0 1 栈顶元素取反 OPR 0 2 次栈顶与栈顶相加，退两个栈元素，结果值进栈 6
    OPR 0 3 次栈顶减去栈顶，退两个栈元素，结果值进栈 OPR 0 4 次栈顶乘以栈顶，退两个栈元素，结果值进栈 OPR 0 5 次栈顶除以栈顶，退两个栈元素，结果值进栈 OPR 0 6 栈顶元素的奇偶判断，结果值在栈顶 OPR 0 7 OPR 0 8 次栈顶与栈顶是否相等，退两个栈元素，结果值进栈 OPR 0 9 次栈顶与栈顶是否不等，退两个栈元素，结果值进栈 OPR 0 10 次栈顶是否小于栈顶，退两个栈元素，结果值进栈 OPR 0 11 次栈顶是否大于等于栈顶，退两个栈元素，结果值进栈 OPR 0 12 次栈顶是否大于栈顶，退两个栈元素，结果值进栈 OPR 0 13 次栈顶是否小于等于栈顶，退两个栈元素，结果值进栈 OPR 0 14 栈顶值输出至屏幕 ② 运行时存储组织和管理 L/0 语言的目标程序时一种假想栈式的汇编语言，解释执行时的数据空间 S 为栈式 存储空间。遵循后进先出的规则，对每个过程当被调用时，才分配数据空间，退出 程序时，所分配的数据空间将被释放。 解释程序定义四个寄存器：指令寄存器 I、程序地址寄存器 P、栈顶寄存器 T、 基址寄存器 B。 在程序调用时，系统在栈顶分配 SL 静态链、DL 动态链、RA 返回地址。其中静 态链的作用是通过层次差找到变量的基址，动态链则是指向正在运行过程的数据段 的基地址，返回地址用于被调用程序运行完后返回调用点后的地址，以便程序继续 进行。 ③ 语法分析方法 PL/0 编译程序的语法分析采用了自顶向下的递归子程序法。就是说对应每个非 终结符语法单元，编一个独立的处理程序。语法分析从读入第一个单词开始有开始 符程序出发，沿语法描述图箭头所指的方向进行分析。当遇到非终结符时，则条用 相应的处理过程，从语法描述图看也就进入了一个语法单元，再沿当前所进入的语 法描述图的箭头方向进行分析，但遇到事终结符时则判断当前读入的单词是否与图 中的终结符相匹配，若匹配，则执行相应的语义程序。再读取下一个单词继续分析。 遇到分支点时将当前的单词与分支点上的多个终结符逐个比较，若都不匹配时可能 是进入下一非终极符语法单位或是出错。 ④ 中间代码表示 7
    PL/0 编译程序中间代码称为类 PCODE 指令代码，其指令格式如下： 其中 f 代表功能码，l 表示层次差(引用变量或过程的分程序与说明该变量或过程的 分程序之间的层次差)。a 的含义对不同的指令有所区别。 四、测试用例 1.测试*＝、/=++、--功能： 测试用例：SUANFA.pl0 PROGRAM YUNSUAN; VAR A; BEGIN A := 5; A *= 10; WRITE(A); A /= 2; WRITE(A); A++; WRITE(A); ++A; WRITE(A); A--; WRITE(A); --A; WRITE(A); END. 运行结果为：=== COMPILE PL0 === 0 PROGRAM YUNSUAN; 0 VAR A; 1 BEGIN 2 4 8 WRITE(A); A := 5; A *= 10; 8
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