信息工程学院编译原理实习指导书(老版)

1、编译原理实验指导书西北农林科技大学信息工程学院2017年3月7日2实验一 词法分析1实验二 语法分析3实验三 语义分析14实验四 语义分析24实验五 错误处理4附录5实验环境和工具5MiniC语言21实习一 词法分析一、实验目的： 1. 熟悉Javacc工作原理，掌握词法分析相关的类：Token：表示单词的类。每个Token对象的主要成员：int kind表示单词的种别； String image 存储了token所代表的内容；int beginLine表示单词所处的行；int beginColumn表示单词所处的列。TokenManager：词法分析器，用来识别源程序中的单词序列。Simpl

2、eCharStream：词法分析器的输入流。可以指定源程序来自于标准输入还是文件。TokenMgrError：词法错误类，当识别到非法单词时，弹出的错误对象。Constants：保存已定义所有单词的接口，针对每种单词定义其对应的种别码。2. 使用以上的类，编制一个读单词过程，从输入的源程序中，识别出各个具有独立意义的单词，即基本保留字、标识符、常数、运算符、分隔符五大类。并依次输出各个单词的内部编码及单词符号自身值。二、实验预习提示 1. 词法分析器的功能和输出格式词法分析器的功能是读入源程序，输出单词序列。词法分析器的单词常表示成二元式：(单词种别码，单词在源代码中的字符串)。2. 词法分析

3、器需要把对象语言的词法规则全部描述出来，在这我们取C语言子集，它的词法定义如下：（1）关键字KEYWORDif else int return void while. 所有的关键字都是小写。（2）标识符IDENTIFIER标识符的定义采取正则表达式定义方式，标识符由字母、数字、下划线“_”组成，并且首字母不能是数字。（3）分隔符SEPARATER； ， （ ）（4）运算符OPERATOR+ - * / > < =（5）常数CONSTANT简化为只表示整型常数。（6）词法分析过滤的字符空格“ ”、制表符“t”、回车“r” 和换行符“n”。三、实验过程和指导： 1. 准备编译原理的实习

4、借助的javacc插件版本是1.5.33，要求jdk版本是1.7。请提前安装调试好。2. 新建一个用于javacc编辑的jj模板文件：（1）新建java项目（2）建立一个词法分析包（例如：package lexical）（3）在lexical 包内，“新建”-“其它”-“JavaCC Template File”（4）创建一个“.jj”文件，如图1所示：图1 新建jj模板文件3. 在模板文件中修改第三部分，将“二、实验预习提示”部分的词法规则写入。图2 jj模板文件格式4. 在熟悉词法分析器工作原理的基础上，在main方法中编写词法分析程序，并输出单词序列。要求：准备好多组测试源程序。四、程序

5、输入/输出示例： 图3 测试源代码图4 词法分析输出1对照图3，图4显示了词法输出的二元组序列(单词种别码，单词在源代码中的字符串)。图4中最后一行提示词法错误的原因是 实验二 语法分析一、实验目的：     设计MiniC的上下文无关文法，利用JavaCC生成调试递归下降分析程序，以便对任意输入的符号串进行分析。本次实验的目的主要是加深对递归下降分析法的理解。二、语法分析器: 按照MiniC语言的语法规则检查词法分析输出的记号流是否符合这些规则，并根据这些规则所体现出的语言中的各种语法结构的层次性。把规则写入到JavaCC的 .jjt文件中，可以生成树状的层次结

6、构。三、JavaCC: 在JavaCC的文法规范文件中，不仅可以描述语言的语法规范，而且可以描述词法规范，本次实习中，利用JavaCC以MiniC语言构造一个不含语义分析的编译器前端，包括词法分析、语法分析，并要考虑语法分析中的错误恢复问题。通过使用JavaCC, 可以体会LL(k)文法的编写特点，掌握编写JavaCC文法规范文件的方法。内容：利用JavaCC生成一个MiniC的语法分析器；要求：1. 用流的形式读入要分析的C语言程序，或者通过命令行输入源程序。2. 具有错误检查的能力，如果有能力可以输出错误所在的行号，并简单提示3. 如果输入的源程序符合MiniC的语法规范，输出该程序的层次

7、结构的语法树具体实施步骤如下：1.把MiniC转换为文法如下程序 int main() 语句块* 语句块语句| 语句串* 语句顺序语句|条件语句|循环语句顺序语句声明语句| 赋值语句赋值语句 ID =表达式条件语句 if条件语句块循环语句 while条件语句块条件（表达式关系符表达式）表达式表达式运算符表达式|（表达式）|ID|NUM （也可以使用javacc自动生成的表达式Expression的文法）运算符+|-|*|/关系符|!= 2在eclipse环境下完成JavaCC的插件安装后，写一个JavaCC文法规范文件(扩展名为jj)3.完成的功能包括词法分析，语法分析(输出语法树),能够读文

8、件，也能够把输出的结果保存文件中，可以把树的层次结果输出到文件中。实验三 语义分析一、实习目的通过上机实习，加深对语法制时翻译原理的理解，掌握将语法分析所识别的语法成分变换为中间代码的语义翻译方法。二、实习要求采用递归下降语法制导翻译法对算术表达式、赋值语句、条件语句、循环语句进行语义分析生成四元式序列。实习的输入和输出（举例）1输入语法分析提供的正确的单词串，输出四元式序列。例如：对于语句串：float r , h , s;s=2*3.1416*r*(h+r)2输出的四元式序列如下：(1) （*，2，3.1416，T1）(2) （*， T1， r, T2）(3) （+， h, r, T3）(

9、4) （*， T2， T3， T4）(5) （=， T4， _， s）3.实习内容：以下三个内容难度不同，三选一实现即可。（1）写出一个源程序中仅包含ifelse, if语句的语法分析。要求能分析其自身嵌套。（2）写出一个源程序中仅包含while语句的语法分析。求能分析其自身嵌套。（3）写出一个源程序中包含while语句、if-else、if语句的语法分析。 要求能分析其自身嵌套。注意：（1）对条件的判断只需要实现关系表达式即可，不需要实现布尔表达式的翻译；（2）“嵌套”功能的实现依赖于文法。如果： <语句> => => <if语句> （推到得到） if语句

10、 if条件语句 （产生式） 则有： <if语句> => => if条件 if条件语句 即，<if语句> 会自动实现嵌套功能。 测试代码：void main() while (a+2<b)while(c>d) a = b+1; c = 7; 结果：1:(+,a,2,T1)2:(J<,T1,b,4)3:(J,_,_,11)4:(J>,c,d,6)5:(J,_,_,10)6:(+,b,1,T2)7:(=,T2,_,a)8:(=,7,_,c)9:(J,_,_,4)10:(J,_,_,1)void main() if(a+2>3) b = 6; el