编译原理课程设计算术表达式forwhile语句转换为四元式.docx

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编译原理课程设计算术表达式forwhile语句转换为四元式

 

计算机与信息学院

《操作系统与编译原理联合课程设计报告》

 

 

2014年7月

 

一、设计目标

设计一个语法制导翻译器,将算术表达式、for语句、while语句翻译成四元式。

要求先确定一个定义算术表达式、for语句、while语句的文法,为其设计一个语法分析程序,为每条产生式配备一个语义子程序,按照一遍扫描的语法制导翻译方法,实现翻译程序。

对用户输入的任意一个正确的表达式,程序将其转换成四元式输出。

二、设计思路

开发平台:

VisualC++MFC

解决这个问题的方案分为以下几个步骤:

1.将算数表达式、for语句、while语句转换为四元式的第一步为对读入的表达式进行处理,即删除不必要的空格、回车、换行等,保证之后的步骤能够顺利进行。

2.分析算术表达式、for语句、while语句的文法。

3.通过词法分析判断语句中的每个字符的类型,如:

数字、字母、符号等。

4.建立每种文法的LR(0)分析表,通过每个文法的LR(0)分析表对相应的表达式进行语法分析。

5.在语法分析正确的情况下,通过语法分析的中间过程的符号栈输出四元式,四元式的形式为:

(oparg1arg2result)。

(一)算术表达式转换为四元式

将算术表达式转换为四元式首先考虑了括号的问题,对于不同的算术表达式第一步进行词法分析,即确定各种符号的位置。

而括号中的式子是优先级最高的,应该最先进行处理。

我使用了一个数组记录算术表达式中括号的位置,并且定义了first_cc和first_jj函数对括号内的乘除法和加减法分别进行处理。

后将括号内的式子以四元式的形式输出。

通过以上转换,已将原算术表达式中的括号中的内容使用大写字母’A’、’B’……等代替(其中定义声明了change函数,用来将括号部分替换为大写字母)。

新的式子中,只含有加减乘除以及赋值这四种运算,后根据优先级的不同,逐步生成四元式。

其算法流程图如右图所示。

(二)for语句转换为四元式

语句的文法如下:

S->f(E;F;G){H;}

S->f(E;X;Y){H;}

E->id=c

F->id

G->id++

X->id>c

Y->id––

H->id1=id2+id3

H->id1=id2+c

H->id1=c+id2

其中c表示常数const,f表示关键字for,id表示一般标识符。

for循环体内部的表达式一般为算术表达式,而算术表达式转换为四元式的方法在第一部分已给出,此处H只考虑比较简单的情况。

语句的LR(0)分析表如下:

3.基本算法流程:

本算法定义声明了两个结构体:

一个是Node结构体,其中char型的type中存储当前符号的类型,CString型的sValue中存储的为当前符号,int型的eValue只有在符号类型为数字的情况下才进行存储,存储数字的大小;另一个为stack结构体,这个结构体是实现语法分析中的符号栈和状态栈使用的,并未这两个栈分别定义了各自的pop函数和push函数。

除此之外,本算法中的LR(0)分析表通过二维数组存储。

其中分为action表和goto表。

action表中的状态转换符号,用2-44表示,规约的符号,用101-110表示。

具体的算法流程图如下:

(三)while语句转换为四元式

语句的文法如下:

(1)S->while(B){E}

(2)E->AE

(3)E->A

(4)A->iPA

(5)A->i

(6)B->iTi

(7)B->i

其中while、(、)、{、}、P、T、;和i均为终结符,而S、A、B、E这些大写字母均为非终结符。

T表示比较运算符,P表示算术运算符,i表示合法标识符。

语句的LR(0)分析表如下:

3.基本算法流程:

本算法的基本思想与for语句转换成四元式的思想比较相似,都是对读入的语句进行词法分析,后再通过LR(0)分析表对语句进行语法分析,并同时输出四元式。

与for语句转换成四元式不同的是,while语句转换为四元式在结构体定义等方面做了改进。

首先是LR(0)分析表的存储方式进行了改进,本算法中为LR(0)分析表定义了一个table的结构体,将action和goto两个部分全部存入table的结构体中,是查表的时候更加方便。

除此之外,还定义了obj结构体,此结构体主要是为了存储所要输出的四元式,定义了此结构体之后,程序的调理变得更为清晰了。

本算法中符号栈以及状态栈的部分主要调用了c++中原有的stack结构体,使用其本身定义的pop函数以及push函数,简化的代码。

以下为算法的流程图:

(四)输入、输出以及界面设计

1.输入:

本程序的输入均为语句或表达式,若每次测试程序均输入表达式,则会输入大量式子,浪费时间。

所以本程序采用文件读入的形式,只需要在指定位置输入文件名即可。

2.输出:

本程序输出的四元式全部在MFC界面的文本框中显示。

可以复制,方便之后的使用。

3.界面设计:

本程序为了方便使用以及界面美观,使用了MFC中的TabControl控件,界面设计如下:

图中当前标签为“while语句”,显示的界面为“while语句转换为四元式”。

通过若点击其他标签按钮,界面也会切换到相应的界面。

每个界面都是一个对话框,如下图所示:

(1)作为主要的文件,去调用其他的对话框。

首先对每一个对话框(IDD_DIALOG1-3)进行设置,样式:

下层;边框:

无。

如下图所示:

(2)后在文件中添加每个对话框的头文件,以及申明每个对话框,代码如下:

#include""

#include""

#include""

CDlg1page1;

CDlg2page2;

CDlg3page3;

(3)在初始化函数CCompilerDesignDlg:

:

OnInitDialog()中编写相关代码:

(0,"算术表达式");

(1,"for语句");

(2,"while语句");

(IDD_DIALOG1,&m_tabCtrl);

(IDD_DIALOG2,&m_tabCtrl);

(IDD_DIALOG3,&m_tabCtrl);

CRectrc;

(&rc);

+=22;

-=3;

+=2;

-=3;

ype;

if(st[i]=='f')

{

GetDlgItemText(IDC_CF,str_cf);

CStringtemp_str3="关键字:

for\r\n";

SetDlgItemText(IDC_CF,str_cf+temp_str3);

}

elseif(st[i]=='i')

{

CStringtemp_str3=node[i].sValue;

str_i=str_i+temp_str3+"";

}

elseif(st[i]=='c')

{

CStringtemp_str3=node[i].sValue;

str_c=str_c+temp_str3+"";

number[count++]=node[i].sValue;

}

}

GetDlgItemText(IDC_CF,str_cf);

SetDlgItemText(IDC_CF,str_cf+"符号:

"+str_i+"\r\n"+"常数:

"+str_c+"\r\n");

for(i=0;i

ah[i]=node[i].sValue;ct_0[k]=='s'){

introw=();

(row,"");

ct_1[k];

tmp_n=strlen(fuhao)-1;

fuhao[++tmp_n]=shuru[i++];

CStringstr00="";

for(l=0;l

CStringtemp_str1;

("%d",Tai[l]);

str00=str00+temp_str1;

}

(row,0,str00);

CStringstr11=fuhao;

(row,1,str11);

CStringstr22="";

for(l=i;l

CStringtemp_str2=shuru[l];

str22=str22+temp_str2;

}

(row,2,str22);

}

elseif(action[j].act_0[k]=='r'){

introw=();

(row,"");

X=strlen(W[action[j].act_1[k]])-1;

len-=X;

for(m=len;m

fuhao[m]='\0';

fuhao[len]=W[action[j].act_1[k]][0];

switch(W[action[j].act_1[k]][0]){

case'S':

l=0;

break;

case'E':

l=1;

break;

case'B':

l=2;

break;

case'A':

l=3;

break;

}

len+=1;

Tai[len-1]=action[Tai[len-2]].go[l];

CStringstr00="";

for(l=0;l

CStringtemp_str1;

("%d",Tai[l]);

str00=str00+temp_str1;

}

(row,0,str00);

CStringstr11=fuhao;

(row,1,str11);

CStringstr22="";

for(l=i;l

{

CStringtemp_str2=shuru[l];

str22=str22+temp_str2;

}

(row,2,str22);

}

elseif(action[j].act_0[k]=='Z'){

break;

}

else{

}

}

}

函数:

主要用于操作符号栈,并且输出四元式。

voidCDlg3:

:

produce_obj(charc[],intcount)

{

stacksf;

stacks1;

stacks;

inti,j=0;

(';');

chart[5]={"ABCD"};

for(i=0;i

{

if(isalnum(c[i]))

(c[i]);

elseif(c[i]==';')

{

while()!

=';')

{

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