编译原理实验报告完整版（词法语法语义中间代码汇编）.doc-资料库

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编译器设计 ——编译原理实验报告班号：姓名：学号： 1

目录一、实验简介 .................................................................................................................................... 3 二、语言定义 .................................................................................................................................... 3 三、词法分析 .................................................................................................................................. 4 1.实现方法 ................................................................................................................................. 4 2. 各种单词符号对应的种别码 ............................................................................................... 4 3.具体实现流程图 ..................................................................................................................... 5 4.错误处理 ................................................................................................................................. 5 四、语法分析 .................................................................................................................................... 6 1.实现方法 ................................................................................................................................. 6 2. LR（1）分析表的获取 ......................................................................................................... 6 3. 总控程序 ............................................................................................................................... 7 4.程序流程图 ............................................................................................................................. 8 4.错误处理 ................................................................................................................................. 9 五、语义分析 .................................................................................................................................. 10 1 实现方法 ............................................................................................................................... 10 2. 四元式定义......................................................................................................................... 10 3.语法制导翻译具体实现 ....................................................................................................... 10 4.错误处理 ............................................................................................................................... 12 六、目标代码生成 .......................................................................................................................... 12 1.实现方法 ............................................................................................................................... 12 2.汇编指令集 ........................................................................................................................... 12 3.具体实现 ............................................................................................................................... 13 七、程序运行测试 .......................................................................................................................... 13 1.测试样例 ............................................................................................................................... 13 2.词法分析结果 ....................................................................................................................... 13 3.语法分析结果 ....................................................................................................................... 14 4.语义分析结果 ....................................................................................................................... 15 5.汇编代码生成 ....................................................................................................................... 15 九、实验总结 .................................................................................................................................. 17 2

一、实验简介本次实验旨在设计一个类 C 语言子集的编译器，可以对自己设计的语言进行编译，最终生成可执行的汇编代码。通过实验教学，加深学生对所学的关于编译原理的理论知识的理解，增强学生对所学知识的综合应用能力，并通过实验达到对所学的知识进行验证。实验分为词法分析、语法分析、语义分析和中间代码生成、汇编代码生成四个阶段。通过实验，使学生掌握词法分析的实现技术，深入了解语法分析的四种实现技术及具体实现方法，掌握语义分析的实现技术及具体实现方法，了解代码优化和代码生成的实现技术及具体实现方法。明确编译各阶段之间的关系。熟悉符号表的建立及在编译过程中的作用。二、语言定义本次实验所设计的语言是 C 语言的子集，支持 int、char、double、bool 四种数据类型，实现了声明、赋值、基本四则算术运算、分支语句、循环语句、数组、函数、输入输出等功能。语言的文法如下： <程序> → main(){<语句序列>}| <函数><程序> <语句序列> → <语句>;<语句序列> |<语句>; <语句> → ||<赋值语句>|||<函数调用语句>|<变量定义语句> <表达式> → <表达式> <加减符> <项> | <项> <加减符> → + | - <项> → <项> <乘除符> <因子> | <因子> <乘除符> → * | / <因子> → (<表达式>) | num | <变量> | 字符 <条件表达式> -> <表达式> <比较符号> <表达式> <比较符号> -> < | > | <> | >= | <= |== <函数> -> id(<参数>){<语句序列>} <参数> -> <变量定义语句> | <变量定义语句>，<参数> <变量定义语句> -> <变量类型> <变量> <变量类型> -> int | double | bool | char <变量> -> id | id[num] | id[id] <函数调用语句> -> id(<调用参数>) <调用参数> -> <表达式> | <表达式>，<调用参数> → if <条件表达式> {<语句序列> } | if <条件表达式> { <语句序列>} else {< 语句序列> } 3

→ while (<条件表达式>) {<语句序列>} → read id → write id <赋值语句> → id=<条件表达式> | id[num]=<条件表达式> | id[id]=<条件表达式> | id=<表达式> |id[num]=<表达式> | id[id]=<表达式> 为了方便之后的程序处理，我把所有的终结符和非终结符都用单个字符表达： <程序> P Main M <语句序列> L <函数> H <语句> Y I <函数调用语句> J T R W <赋值语句> F <变量定义语句> B <参数> A <调用参数> D <变量类型> Z <变量> C <表达式> b <条件表达式> t <比较符号> a <逻辑符> o <加减符> j <项> x <乘除符> c <因子> y 字符 l num n id NOT N AND Q i [非终结符] P L Y b j x c y t a H A B Z C J D I W R T F G [终结符] ( ) { } [ ] + - * / : , = 1 2 3 4 n i f e w r g h d k p M < > l f e OR O if else while w r Read Write g Int h double bool k char p <> 1 == 2 <= 3 >= 4 d 三、词法分析 1.实现方法通过逐词读入样例程序中的内容，对每个单词进行判断分析，输出该单词的内容以及种别码。 2.各种单词符号对应的种别码单词符号 main if else int 种别码 M f e h 单词符号 ] ( ) + 4 种别码 ] ( ) +

k bool d double p char w while r read g wirte i id（变量名） inum（整型数） n dnum（浮点型数） 9 { { } } [ [ 3.具体实现流程图 - / * = == <> > < >= <= , ; - / * = 2 1 > < 4 3 , ; 4.错误处理当遇到非法字符、标示符与关键字重复时会显示相应的错误信息。 5

四、语法分析 1.实现方法使用 LR(1)算法，首先求出语言定义文法的 LR(1)分析表，然后 LR 分析算法的总控程序根据分析表对源语言进行语法分析。 2.LR（1）分析表的获取（1）求 FIRST(X)集的算法 ; 步骤： 1．FIRST(X)= 2．if (X∈T) then FIRST(X):= {X} ; 3．if X∈V then begin 4．if (X→ε P) then FIRST(X):= FIRST(X)∪{a|X→a…∈Pand a∈T}; 5．if (X→ε∈P) then FIRST(X):= FIRST(X)∪ {ε} end 6．对 X∈Ｖ，重复如下的过程 7-10，直到所有 FIRST 集不变为止。 7．if (X→Y…∈P and Y∈Vand Y →ε P) then FIRST(X):= FIRST(X)∪(FIRST(Y)-{ε})； 8．if (X→Y1…Yn∈P and Y1...Yi-1 ε) then 9．FIRST(X):= FIRST(X)∪(FIRST(Yi)-{ε}); 10．if Y1...Yn ε then FIRST(X):=FIRST(X)∪{ε}; （2）求 FOLLOW(X)集的算法步骤： 1．对 X∈V，FOLLOW(S) := 2．FOLLOW(S) := {#}，#为句子的结束符; 3．对 X∈V，重复下面的第 4 步到第 5 步，直到所有 FOLLOW 集不变 ; 为止。 4．若 A→αBβ∈P，则 FOLLOW(B):=FOLLOW(B)∪FIRST(β)–{ε}; 5．若 A→αB 或 A→αBβ∈P，且β FOLLOW(B):=FOLLOW(B)∪FOLLOW(A); ε，A≠B，则（3）求 CLOSURE(I)集的算法 J:=I; repeat J=J∪{[B→.η,b]|[A→α.Bβ,a]∈J, b∈FIRST(βa)} until J 不再扩大（4）function GO(I, X); begin J:= ; 6

for I 中每个形如 A→α.Xβ的项目 do end; begin J:=J∪{A→αX.β} return CLOSURE(J) end; （5）计算 LR(1)项目集规范族Ｃ begin C:= {closure({ S'→.S,#})}; repeat for I∈C， X ∈ V∪T if go(I,X)≠Φ & go(I,X) C then C=C∪go(I,X) until C 不变化 end. （6）LR(1) 分析表的构造 1．令 I0= CLOSURE({S'→.S})，构造 C={ I0, I1, …, In}，即 G'的 LR(1) 项目集规范族。 2．从 Ii 构造状态 i，0 为初始状态。 for k=0 to n do begin Ik & a T & GO(Ik, a)=Ij then action[k,a]:=Sj; ⑴ if [A→α.aβ, b] ⑵ if GO(Ik, B)=Ij & B V then goto[k,B]:=j; ⑶ if [A→α., a] ⑷ if [S'→S., #] Ik & A→α为 G'的第 j 个产生式 then action[k,a]:=rj; Ik then action[k,#]:=acc; end 上述⑴到⑷步未填入信息的表项均置为 error。 3.总控程序开始时，#S 在分析栈中，其中 S 是文法的开始符号，在栈顶；令指针 ip 指向 W#的第一个符号；repeat /*X 是非终结符号*/ 让 X 等于栈顶符号，a 为 ip 所指向的符号； if X 是终结符号或# then If X=a then 把 X 从栈顶弹出并使 ip 指向下一个输入符号 else error() else if M[x,a]=Xày1y2…yk then begin 从栈中弹出 X；把 yk,yk-1,…,y1 压入栈，y1 在栈顶；输出产生式 Xày1y2…yk；end else error() until X=# /*栈空*/ 7

4.程序流程图制表程序流程图： 8

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