编译原理课程设计.docx

1、编译原理课程设计宁波大红鹰学院信息工程学院课程设计报告 课程名称编译原理实验名称基于LL(1)法的条件语句语法语义分析程序姓名学号专业班级地点教师目 录一系统需求分析-二概念模型设计-三逻辑模型设计-四物理模型设计-五实验结果分析-六心得体会-七源代码-一系统需求分析通过设计，编制，调试一个语法及语义分析程序，加深对语法及语义分析原理的理解。IF 布尔表达式 THEN 赋值语句 ELSE 赋值语句 其中（1）、可以选择递归下降法、LL（1）、算符优先分析法、LR法完成以上任务，中间代码选用四元式。 （2）、 写出符合分析方法要求的文法，给出分析方法的思想，完成分析程序设计。（3）、 编制好分析

2、程序后，设计若干用例，上机测试并通过所设计的分析程序。二概念模型设计首先设计一个IF-THEN-ELSE的LL(1)文法。推导出该文法的预测分析表，在此基础上编写能识别该IF-THEN-ELSE的语法分析程序。程序要求有三部分组成，即词法分析、语法分析、以及语义分析。其中词法分析部分要求完成对输入程序的关键字、标识符、常数、运算符进行识别；并分析词法分析的结果，检查程序输入的关键字是否为符合设计文法的关键字，检查标志符是否是合法标志符，识别运算符的种类。语法分析部分主要是以算符优先文法的设计思想和步骤完成对词法分析结果的的语法分析工作，判断输入的程序是否符合设计的IF-THEN-ELSE文法。

3、在语法分析通过的基础上进行语义分析，其主要任务是完成对语法分析后的程序的语义分析，根据语法制导翻译去翻译输入的程序，从而得到程序的中间代码表示形式四元式。词法分析、语法分析、以及语义分析的系统流程图如下所示：Main函数流程图： 输出单词表 语法分析程序的详细数据流图:（1） 词法分析A 词法分析器的功能和输出形式输入：所给文法的源程序字符串输出：二元组（单词种别,单词符号的属性值）构成的序列B. 待分析的简单语言的词法因为是模拟简单编译器, 所以就以C语言的小型子集作为模拟编译器的词法.模拟程序语言的单词符号可分为下列五种; 关键字: (相当于Pascal语言中的begin) , if ,e

4、lse , while , (相当于Pascal语言中的end ) 所有的关键字都是小写字母 . 运算符: + , - , * , / , = , , , = , , & ,| , ! 界 符: 逗号 ,分号 ,左圆括号 , 右圆括号 , # 常 数: 在这里只涉及到int型常量 其他单词是标识符（ID）和整形常数（NUM），通过以下正规式定义： ID = letter（letter|digit）*NUM = digit digit *空格由空白，制表符和换行符组成，空格一般用来分隔ID，NUM，运算符，界符和关键字，词法分析阶段通常会被过滤掉。 C. 各种单词符号的种别码:单词符号种别码单词

5、符号种别码If0/17else1=18while2&193|204!21;6rop22#8(23+14)24-15letter（letter|digit）*25*16digit digit *26值得说明的是; 当种别码为22, 也就是六种运算符时, 会根据一个POS 的值(0-5)来定位到底是六种运算符中的哪一种.当pos=0 时 rop= = ;当pos=1 时 rop= = ;当pos=3 时 rop= ;当pos=4 时 rop= ;当pos=5 时 rop= = ;D.词法分析的设计思想:算法的基本任务是从字符串表示的源程序中识别出其具有独立意义的单词符号, 其基本思想是根据扫描到的

6、单词符号的第一个字符的种类, 拼出相应的单词符号。（2）语法分析语法分析要处理的输入是词法分析的输出即单词序列。该部分主要用到两个栈，一个用来保存单词标志号的状态栈另一是用来保存单词本身信息的符号栈。程序从词法分析输出的单词序列中读取一个单词，检查单词是否是合法单词，如果是合法的，则取符号栈的栈顶元素，和当前单词的标志号进行优先级比较，如果小于当前单词的优先级那么将当前单词压入符号栈，将其标志号压入状态栈；如果大于当前单词的优先级那么继续弹出状态栈的元素，和上一个符号栈弹出的元素进行比较，如果两优先级相等则继续弹，如果小于上一次弹出的元素的优先级，则弹的所有元素按先后弹的倒置顺序排列为一个句柄

7、，查找产生式找到相应的产生式进行规约，把规约或的元素当多当前一的元素继续进行比较，直到词法分析输出结果全部遍历完。在规约的过程中记下规约的次数，和每次规约的元素，以便语义分析和中间代码生成。（3） 语义分析语义分析主要是将语义分析结果转化成三地址码表示的中间代码的过程。在语法分析的过程中，在每次规约的过程中记录规约的类型和各个类型规约的次数。即当规约的语句是布尔表达式时每规约一次都将规约的语句转化成三地址码的形式保存在字符串E中并记录E中规约产生式的次数在m1.quad中；如果规约的产生式是第一个赋值语句块中的赋值语句，则将规约的产生式以三地址形式保存在字符串B1中并记录B1中规约产生式的次数

8、在m2.quad中；如果规约的产生式是第二个赋值语句块中的赋值语句，则将规约的产生式以三地址形式保存在字符串B2中并记录B2中规约产生式的次数在 m3.quad中。最后控制将B1、B2和E中的内容输入。三逻辑模型设计LL(1)文法及其属性文法LL(1)文法分析流程图： 构造不带回溯的自上而下分析的文法条件1. 文法不含左递归，2. 对于文法中每一个非终结符A的各个产生式的候选首符集两两不相交。即，若A 1| 2| n 则 FIRST( i)FIRST( j) (ij)3. 对文法中的每个非终结符A，若它存在某个候选首符集包含，则FIRST(A)FOLLOW(A)=如果一个文法G满足以上条件，则

9、称该文法G为LL(1)文法。 构造预测分析表的步骤：对每个产生式A1|n执行,。对FIRST(A)中每个终结符a, 把Ai加入到MA,a, 其中a FIRST(i)若FIRST(i), 则对任何属于FOLLOW(A)的终结符b,将A i加入MA,b。把所有无定义的MA,a标记为出错。 根据算符优先文法的定义和算符优先文法的要求设计文法如下：G=（VN，VT，P，Z）VN=S,E,B,N,VT=if,then,else,a,b,x,=,P由下列产生式组成：S-if E then P1 else P2E-id1 N id2P- id1 N num N- |=| if E then P1 else

10、P2E.true := newlabel; E.false := newlabel; P1.next := S.next; P2.next := S.next; S.code := E.code | gen(E.true, :) | P1.code |gen(goto, S.next) | gen(E.false, :) | P2.codeE-id1 N id2E.place := newtemp;emit (if, id1.place, relop.op, id2.place, goto, nextstat+3 ); emit (E.place, :=, 0 );emit (goto, ne

11、xtstat + 2 );emit (E.place, :=, 1 )N- N.place := N.place:= ;N- =N.place := =;P-id1 N nump:=lookup(id.name);if p!=nil thenemit(p:=num.place);else error; 在上面的属性文法中我们使用了这样的假定：每当需要临时变量时，newtemp产生新的临时名字； lookup(id.name)用于根据名字的拼写检查符号表中是否存在该名字的条目。如果有，返回该条目的指针，否则lookup返回nil，以表示没有找到；E的属性place用来存放E值的变量名在符号表的登

12、录项或一整数码（若此变量是一个临时变量）；函数newtemp用来产生一个新的临时变量的名字，把该名字也存入符号表，并返回该条目的地址。过程emit将其参数写到输出文件上。emit的参数构成一个三地址语句；变量nextstat给出在输出序列中下一个三地址语句的序号，emit在产生每个三地址语句后将nextstat加1。我们给relop以属性op，用来确定该关系算符究竟代表哪个关系运算。E.true，E.falsen和S.next都是三地址语句的标号，它们都是继承属性.。E.true和E.false分别表示E为真和为假时控制流应该转向的标号，这两个属性由E的上下文决定；S.next表示执行完S后应

13、该执行的第一个三地址语句的标号，它也是由S的上下文决定。四物理模型设计（1）语法分析方法描述开始时，将#和文法开始符号放入栈底。总控程序在任何时候都是根据栈顶符号X和当前的输入符号进行工作的，它与文法无关 总控程序根据现行栈顶符号X和当前输入符号a，执行下列三种动作之一:1. 若Xa，则宣布分析成功，停止分析。2. 若Xa ，则把X从STACK栈顶逐出，让指针指向下一个输入符号。3.若X是一个非终结符，则查看分析表M。 若MX，a中存放着关于X的一个产生式，把X逐出STACK栈顶，把产生式的右部符号串按反序一一推进STACK栈(若右部符号为，则意味不推什么东西进栈)。在把产生式的右部符号推进栈

14、的同时应做这个产生式相应的语义动作。若MX，a中存放着“出错标志”，则调用出错诊察程序ERROR。（2）语法分析表计算每个非终结符的FirstVT集合和LastVT集合，结果为： First(S)=if First(E)= id1 First(P)= id1 First(N)=,=,= if E then P1 else P2EE-id1 N id2PP-id1 N numNN- N- =N- 五实验结果分析：要编译的文件：词法分析：输出的四元式： 六心得体会：经过二个星期的编译原理课程设计，在老师的指导下，顺利完成该课程设计。通过该课程设计，收获颇多，对实验原理有更深的理解。通过该课程设计，

15、掌握了什么是编译程序，编译程序工作的基本过程及其各阶段的基本任务，熟悉了编译程序总流程框图，了解了编译程序的生成过程、构造工具及其相关的技术对课本上的知识有了更深的理解，课本上的知识师机械的，表面的。通过把该算法的内容，算法的执行顺序在计算机上实现，把原来以为很深奥的书本知识变的更为简单，对实验原理有更深的理解。 对该理论在实践中的应用有深刻的理解， 通过把该算法的内容，算法的执行顺序在计算机上实现，知道和理解了该理论在计算机中是怎样执行的，对该理论在实践中的应用有深刻的理解。 作系统的认识是模糊的，概念上的，现在通过自己动手做实验，从实践上认识了操作系统是如何处理命令的，如何协调计算机内部各

16、个部件运行，对计算机编译原理的认识更加深刻。课程设计中程序比较复杂，在调试时应该仔细，在程序调试时，注意指针，将不必要的命令去除。 本次课程设计程序部分是用C语言编写的，编译原理，C语言两门门学科联系起来，把各个学科之间的知识融合起来，把课程的知识联系起来，对计算机整体的认识更加深刻。使我加深了对编译原理，C语言两门课程的认识。七源代码#include#include#include#include#includeenum keyword $right_paren,$left_paren,$mul,$div,$add,$sub,$fenhao, $equal,$IF,$THEN,$ELSE,$

17、greater,$less,$id,$num,$end;/关键字的枚举typedef struct Token keyword type; char ch;Token;/定义的token结构typedef enumJUMP,JG,JL,equal,END,add,mul,sub,divOpKind;/操作符定义为opkindtypedef struct int label;/标号 OpKind op;/操作符 char par1,par2;/操作数 union char result;/结果 int address;/地址 ;Quad; /四元式入口#define MAX_TOKEN 256/

18、Token表大小#define MAX_QUAD 256/四元式数组大小Token tokentableMAX_TOKEN;Quad quadMAX_QUAD;int token_index;/token表索引int total_len;/token表有效长度int quad_len;/四元式表有效长度int quad_index;/四元式索引Token cur;Token queue10;int label,k,one; /标记接口char curchar;/存储当前待比较字符char curtocmp;/存储当前栈顶字符ifstream ins;int trueadd,falseadd,e

19、nd; int table58=1,0,0,0,0,1,0,0, 0,1,1,0,0,0,1,1, 1,0,0,0,0,1,0,0, 0,1,1,1,1,0,1,1, 1,0,0,0,0,1,0,0; /存储预测分析表，1为有产生式，0为没有int i,j;int flag;struct Lchar char char_ch; struct Lchar *next;Lchar,*temp,*top,*base;int right;/定义开关项bool initialize(char filename255);/文件打开初始化bool accidence();/词法分析void print();

20、/输出单词表void backpath(int,int);/回填出口void ERROR();void sentence();/分析语句void boolean();/ 分析E-id id语句bool nexttoken();/读下一单词char newchar();void push();/进队列char dosome(void);/算法函数void pushs(char pchar);/入栈函数void pop(void);/出栈函数void doforpush(int t);/根据数组下标计算的值产生式入栈void changchartoint();/根据curchar,curtocmp

21、转为数字以判断是否有产生式void semantic();/语法语义分析char LL1();/LL(1)文法分析void printQuad();/输出四元式void ERROR(char str20);void AD_ADDRESS(int nlabel,OpKind nop,char npar1,char npar2,int naddress);void AD_RESULT(int nlabel,OpKind nop,char npar1,char npar2, char nresult);void main() cout endl 基于LL(1)法的条件语句语法语义分析程序 endl

22、endl; coutfname; if(!initialize(fname)/初始化文件 return; if(!accidence()/词法分析 return; char ch; while(1) if(ins.eof()/ifstream ins;文件输入串，若文件已完。则break break; insch;/继续读入文件内容 coutendl词法分析结果如下:; print();/打印词法分析的结果 coutendl; cout词法分析结束。endlendl; semantic(); /语法语义分析 coutendl输出四元式:endl; printQuad();/输出四元式 if(r

23、ight=1) cout分析成功endl; else cout分析失败endl; cout语法语义分析结束endl;char newchar() char p; p=char(k); /int label,k,one; /标记接口 k+; return p; /文件打开初始化bool initialize(char filename100) one=0; token_index=0;/token表索引 total_len=0;/token表有效长度 quad_len=0;/四元表有效长度 quad_index=0;/四元表索引 label=0; /int label,k,one; /标记接口

24、end=0;/ 前面定义的全局变量int trueadd,falseadd,end; k=48; ins.open(filename,ios:nocreate | ios:in); if(ins.fail() cout文件打开出错!ch; if(ins.fail() break; while(ch= ) insch; if(ch=I) insbuf; /对关键字分析 if(strcmp(buf,F)=0) tokentabletotal_len+.type=$IF; else if(ch=T) insbuf; if(strcmp(buf,HEN)=0) tokentabletotal_len+.type=$THEN; else if(ch=E) insbuf; if(strcmp(buf,LSE)=0) tokentabletotal_len+.type=$ELSE; /对关系运算符分析 else if(ch=) tokentabletotal_len+.type=$greater; else if(ch=) tokentabletotal_len+.type=$