广工编译原理课程设计

课 程 设 计 课程名称 编译原理 题目名称 编译原理课程设计 学生学院 计算机学院 专业班级2011级计算机科学与技术7班 学 号 学生姓名 谢佳旭 2013 年 1 月 08 日目录一、课程设计目的.5二、课程设计要求.51、设计内容.5三、课程设计环境与工具.6四、结构设计说明.51、PL/0 语言编译器.52、总流程图.63、各功能模块描述.6五、主要成分描述.7六、测试用例. 91、测试*=和/=的运算功能.92、测试FOR语句功能.9七、开发过程和完成情况.91、扩充赋值运算：*= 和 /=.92、扩充FOR语句（Pascal）.103、添加单行注释.12八、心得体会.14一、课程设计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。二、课程设计要求1 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 /=扩充语句（Pascal的FOR语句）:FOR :=STEP UNTILDo 选做内容（成绩评定范围扩大到：“优”和“良”）（1） 增加类型： 字符类型； 实数类型。(2) 增加 注释; 注释由/*和*/包含；（3）扩充函数： 有返回值和返回语句； 有参数函数。（4）增加一维数组类型（可增加指令）。（5）其他典型语言设施。三、课程设计环境与工具（1）运行平台：WIN7旗舰 SP1 （2）实现工具：C+Builder 6.0（3）教学型编译程序：PL/0 四、结构设计说明和各功能模块描述 （1）PL/0 语言编译器 PL/0语言可看成是PASCAL语言的子集，它的编译程序是一个编译解释执行系统。PL/0的目标程序为假想栈式计算机的汇编语言，与具体计算机无关。 出错处理函数表格管理函数PL/0 源程序目标代码生成程序程序目标代码生成程序程序目标代码生成程序程序目标代码生成程序程序目标代码生成程序程序 （2）PL/0编译程序的过程或函数的功能表1、void Error(int n) ：错误处理,打印出错位置和错误编码2、void GetCh()：漏掉空格,读取一个字符3、void GetSym()：词法分析,读取一个单词4、void GEN(FCT X, int Y, int Z)：生成目标代码,并送入目标程序区5、void TEST(SYMSET S1, SYMSET S2, int N)：测试当前单词符号是否合法6、void ENTER(OBJECTS K, int LEV, int &TX, int &DX)：登录名字表7、int POSITION(ALFA ID, int TX)：查找标识符在名字表中的位置8、void ConstDeclaration(int LEV,int &TX,int &DX)：常量说明处理9、void VarDeclaration(int LEV,int &TX,int &DX)：变量说明处理10、void CharDeclaration(int LEV,int &TX,int &DX)：字符说明处理11、void RealDeclaration(int LEV,int &TX,int &DX)：实数说明处理12、void ListCode(int CX0)：列出目标代码清单13、void FACTOR(SYMSET FSYS, int LEV, int &TX) ：因子处理14、void TERM(SYMSET FSYS, int LEV, int &TX) ：项处理15、void EXPRESSION(SYMSET FSYS, int LEV, int &TX)：表达式处理16、void CONDITION(SYMSET FSYS,int LEV,int &TX) ：条件处理17、void STATEMENT(SYMSET FSYS,int LEV,int &TX) ：语句部分处理18、void Block(int LEV, int TX, SYMSET FSYS) ：分程序分析处理过程19、int BASE(int L,int B,int S)：通过静态链求出数据区的基地址20、void Interpret() ：对目标代码的解释执行程序21、void _fastcall TForm1:ButtonRunClick(TObject *Sender)：进行编译，RUN（3）PL/0编译程序的总流程图五、主要成分描述1、符号表在编译程序中符号表用来存放语言程序中出现的有关标识符的属性信息，符号表中所登记的信息在编译的不同阶段都要用到。在语义分析中，符号表所登记的内容将用于语义检查（如检查一个名字的使用和原先的说明是否一致）和产生中间代码。在目标代码生成阶段，当对符号名进行地址分配时，符号表是地址分配的依据。对一个多遍扫描的编译程序，不同遍所用的符号表也往往各有不同。因为每遍所关心的信息各有差异。一张符号表的每一项（或称入口才包含两大栏（或称区段、字域），即名字栏(NAME) 信息栏(INFORMATION） 信息栏包含许多子栏和标志位，用来记录相应名字和种种不同属性，由于查填符号表一般是通过匹配名字来寮现的，因此，名字栏也称主栏。主栏的内容称为关键字（key word）。2、运行时存储组织和管理由于编译时目标程序运行的数据空间大小已经规定，所以存储组织属于静态存储。源程序的标识符存放在TABLE表中，目标代码存放在CODE中，S是由解释程序定义的一维整型数组，是程序运行时的数据存储空间。解释程序还定义了4个寄存器：1）P：程序地址寄存器：指向下一条要执行的目标程序的地址（相当目标程序CODE数组的下标）。2）I：指令寄存器：存放着当前正在解释的下一条目标指令。3）T：栈顶寄存器：由于每个过程当它被运行时，给它分配的数据空间（下边称数据段）包括静态部分和动态部分，对于动态部分，要注意的是，栈顶寄存器指出了当前栈中最新分配的单元。4）B：基址寄存器：指向每个过程被调用时，在数据区S中给它分配的数据段的起始地址，也称基地址 2.1 中间代码表示对PL/0编译程序的目标代码的指令格式描述如下： f l a其中f代表功能码，l表示层次差，a的含意对不同的指令有所区别，见下面对每条指令的解释说明：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SSTEPl 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 7opr 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2.2 语法分析方法自顶向下的语法分析: . VAR ； A BEGIN END READ （ ） A六、测试用例1.测试*=和/=的运算功能，测试文件为P9101.PLO2.测试FOR语句功能，测试文件为P9104.PLOFOR := STEP DO FOR := UNTIL DO 7、 开发过程和完成情况1、 扩充赋值运算：*= 和 /=思路：乘等和除等运算的实现方法近似，故把两者看成一个看待。采用临时变量存储这两个运算符，再分别对这两种情况处理。具体代码实现： if(SYM=ADDEQ | SYM=DIVEQ ) /遇到*=和/= ADDOP=SYM;/临时存放运算符if(i!=0) /开始处理GetSym();GEN(LOD,LEV-TABLEi.vp.LEVEL,TABLEi.vp.ADR); /取值到栈顶EXPRESSION(FSYS,LEV,TX);if(ADDOP=ADDEQ)/遇到*=时 GEN(OPR,0,4); /次栈顶乘以栈顶,退两个栈元素,结果值进栈.else /遇到/=时 GEN(OPR,0,5); /次栈顶乘以栈顶,退两个栈元素,结果值进栈GEN(STO,LEV-TABLEi.vp.LEVEL,TABLEi.vp.ADR);/出栈取值到内存2、 扩充FOR语句（Pascal）FOR := STEP DO FOR := UNTIL DO 其中，语句的循环变量的步长为2，语句的循环变量的步长为-2。以下为新增代码段：/开始插入新增代码case FORSYM: GetSym(); if(SYM != IDENT) Error(32); else i=POSITION(ID,TX); if(i = 0) Error(11); else if (TABLEi.KIND!=VARIABLE) /*ASSIGNMENT STEPNON-VARIABLE*/ Error(12); i=0; /赋值语句中，赋值号左部标识符属性应是变量 /否则报错 GetSym(); if(SYM = BECOMES) GetSym(); else Error(13); /赋值语句左部标识符后应是赋值号:= 否则报错 EXPRESSION(SymSetUnion(SymSetNew(TOSYM,DOWNTOSYM),FSYS),LEV,TX); /EXPRESSION(FSYS,LEV,TX); if (i!=0) GEN(STO,LEV-TABLEi.vp.LEVEL,TABLEi.vp.ADR);/保存初值 if(SYM = TOSYM) /FOR .TO组合，即递增 CX1=CX; /保存循环开始点 GEN(LOD,LEV-TABLEi.vp.LEVEL,TABLEi.vp.ADR); /将循环判断变量取出放到栈顶 GetSym(); EXPRESSION(SymSetUnion(SymSetNew(DOSYM),FSYS),LEV,TX); /*判断循环变量条件，看是否跳出循环*/ GEN(OPR,0,13); /生成比较指令，看循环变量是否依旧满足条件 CX2=CX; /保存循环结束点 GEN(JPC,0,0); /生成条件跳转指令，跳出循环，跳出的地址未知 GEN(LOD,LEV-TABLEi.vp.LEVEL,TABLEi.vp.ADR); /将循环变量取出放在栈顶 GEN(LIT,0,2); /将步长取到栈顶 GEN(OPR,0,2); /循环变量加步长，实现逐级递增 GEN(STO,LEV-TABLEi.vp.LEVEL,TABLEi.vp.ADR); /将栈顶的值存入循环变量 if(SYM=DOSYM) /处理循环体 GetSym(); STATEMENT(FSYS,LEV,TX); else Error(48); GEN(JMP,0,CX1);/无条件跳转到循环开始点 CODECX2.A=CX;/*回填循环结束点的地址，CX为ELSE后语句执 行完的位置，它正是前面未定的跳转地址*/ else if(SYM=DOWNTOSYM) /FOR. DOWNTO.组合，即递减 CX1=CX;/保存循环开始点 GEN(LOD,LEV-TABLEi.vp.LEVEL,TABLEi.vp.ADR); /将循环判断变量取出放到栈顶 GetSym(); EXPRESSION(SymSetUnion(SymSetNew(DOSYM),FSYS),LEV,TX);/*判断循环变量条件，看是否跳出循环*/ GEN(OPR,0,11);/生成比较指令，看循环变量是否依旧满足条件 CX2=CX; /保存循环结束点 GEN(JPC,0,0); GEN(LOD,LEV-TABLEi.vp.LEVEL,TABLEi.vp.ADR); /将循环变量取出放在栈顶 GEN(LIT,0,2); /将步长取到栈顶 GEN(OPR,0,3); /循环变量加步长，实现逐级递减 GEN(STO,LEV-TABLEi.vp.LEVEL,TABLEi.vp.ADR); /将栈顶的值存入循环变量 if(SYM=DOSYM) /处理循环体 GetSym(); STATEMENT(FSYS,LEV,TX);/循环体处理 else Error(48); GEN(JMP,0,CX1);/无条件跳转到循环开始点 CODECX2.A=CX; /*回填循环结束点的地址，CX为ELS