编译原理课程设计——算术表达式、for、while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》

专题：编译原理部分

学生姓名：

学号：

专业班级：

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：Visual C++ 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：（op arg1 arg2 result）。

（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 < c

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 ""

CDlg1 page1;

CDlg2 page2;

CDlg3 page3;

（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); CRect rc;

(&rc);

+= 22;

-= 3;

+= 2;

-= 3;

ype;

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

{

GetDlgItemText(IDC_CF,str_cf);

CString temp_str3="关键字：for\r\n";

SetDlgItemText(IDC_CF,str_cf+temp_str3); }

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

{

CString temp_str3=node[i].sValue;

str_i=str_i+temp_str3+" ";

}

else if(st[i]=='c')

{

CString temp_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'){

int row = ();

(row, "");

ct_1[k];

tmp_n = strlen(fuhao) - 1;

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

CString str00="";

for (l = 0; l

CString temp_str1;

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

str00=str00+temp_str1;

}

(row, 0, str00);

CString str11=fuhao;

(row, 1, str11);

CString str22="";

for (l = i; l

CString temp_str2=shuru[l];

str22=str22+temp_str2;

}

(row, 2, str22);

}

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

int row = ();

(row, "");

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

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':

break;

}

len += 1;

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

CString str00="";

for (l = 0; l

CString temp_str1;

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

str00=str00+temp_str1;

}

(row, 0, str00);

CString str11=fuhao;

(row, 1, str11);

CString str22="";

for (l = i; l

{

CString temp_str2=shuru[l]; str22=str22+temp_str2;

}

(row, 2, str22);

}

else if (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。