毕业设计论文基于LLVM的编译器的设计与实现.docx

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毕业设计论文基于LLVM的编译器的设计与实现

毕业设计（论文）-基于LLVM的编译器的设计与实现

题目:

基于LLVM的编译器的设计与实现

设计人:

指导教师:

所属系部:

计算机科学与技术学院

专业班级:

计算机082001班

2012年6月4日

太原科技大学毕业设计（论文）任务书

学院:

计算机科学与技术学院

学生姓名学号200820010114专业班级计算机082001同组人无任务下发时间2012年3月任务完成时间2012年6月设计（论文）题目基于LLVM的编译器的设计与实现

设计高质量应用软件的开发，需要高效的编程语言和编译器的支持。

目的为了加深学生对编程语言和编译器的理解，要求学生设计一个类似C要求的小源语言，然后利用LLVM实现该语言的编译器。

在深刻理解编译原理，掌握文法设计和编译器构造方法，并且熟

悉LLVM的基础上，完成编程语言和编译器的设计。

主要内容包括:

设计

（1）设计源语言，要求包括变量声明，基本赋值语句，数组访问，主要条件分支语句，循环语句，函数定义，和函数调用等。

内容

（2）学习LLVM，完成词法分析，语法分析，和语法制导翻译（翻

译成LLVMIR）工作，最后利用LLVM实现代码优化和代码生

成功能。

设计毕业论文

提交外文资料翻译

资料编译器软件

学生签名指导教师签名系主任签名主管院长签名

太原科技大学学士学位论文

中文摘要

开发高性能的应用软件，除了一个良好的软件架构外，还需要高效的编程语言和高质量的编译器的支持。

现有语言的改动和新语言的创造，都会带来编译器的开发需求。

本文设计了一门新的编程语言leechee，定义了此种语言的文法结构、词法规则，并在linux环境下实现了leechee编程语言的编译器。

具体实现方式为首先利用Flex完成词法分析，而后使用Bison完成文法设计、语法分析和语法制导翻译，把源代码翻译成LLVMIR，最后利用LLVM实现代码优化和代码生成功能。

关键字:

编程语言;编译器;语法制导翻译;LLVMIR;代码优化

太原科技大学学士学位论文

TheDesignandImplementationof

LLVMbasedCompiler

Author:

LiangGuanlinTutor:

LiuAiqin

ABSTRACT

Inadditiontoagoodsoftware-architecture,thedevelopmentof

high-performanceapplicationsalsoneedsthesupportofanefficientprogramminglanguageandahigh-qualitycompiler.Changestoexistinglanguagesandcreationofnewlanguages,willbringthedevelopmentneedsofthecompilers.Thispaperdesignsanewprogramminglanguageleechee,definesitsgrammatical

structures,lexicalrules,andimplementsitscompilerunderLinuxenvironment.Thespecificapproachis,first,finishesthescannerwithFlex,andthencompletesthegrammardesign,parser,syntaxdirectedtranslationwithBison,implementsthetranslationtoLLVMIR,andfinallyusetheLLVMtodothecodeoptimizationandcodegeneration.

Keywords:

programminglanguage;compiler;syntaxdirectedtranslation;LLVMIR;codeoptimization

I

太原科技大学学士学位论文

第一章绪论....................................................................01.1什么是编译器...........................................................01.2总会有编译器的开发需求.................................................01.3为什么做这个项目.......................................................1第二章设计什么样的编译器和语言................................................32.1做一个什么样的编译器...................................................3

2.1.1利用LLVM实现一门新语言.........................................3

2.1.2利用flex和bison完成词法分析和语法分析.........................4

2.2设计一个什么样的语言...................................................5

2.2.1计算机可以做什么................................................5

2.2.2本设计的语言——leechee.........................................6第三章相关技术的介绍..........................................................73.1Flex...................................................................7

3.1.1Flex输入文件的格式..............................................73.2Bison..................................................................8

3.2.1Bison的语法文件.................................................8

3.2.2文法规则的语法..................................................9

3.2.3文法设计需要注意的问题.........................................103.3LLVM..................................................................11

3.3.1LLVMIR........................................................11

3.3.2LLVM对三段式设计的实现.........................................12

3.3.3利用LLVM完成代码优化..........................................14第四章语言和编译器的设计.....................................................164.1语言设计..............................................................16

4.1.1leechee的数据组成..............................................16

4.1.2leechee的文法规则..............................................17

II

太原科技大学学士学位论文

4.1.3leechee的词法规则..............................................24

4.1.4leechee的输入输出..............................................26

4.2抽象语法树............................................................27

4.2.1抽象语法树的用处...............................................27

4.2.2leechee语法树的设计............................................28

4.3语法制导翻译..........................................................30

4.3.1利用Bison实现语法制导翻译方案.................................31

4.3.2均分代码生成工作...............................................31第五章编译器的实现...........................................................32

5.1抽象语法树的实现......................................................32

5.1.1NodeAST........................................................32

5.1.2类型...........................................................33

5.1.3表达式.........................................................35

5.1.4语句...........................................................41

5.1.5声明...........................................................45

5.2符号表................................................................49

5.3分析栈................................................................50

5.4中间代