C语言编译器实现毕业设计

编译原理课程设计

题目 C语言编译器实现

计算机科学学院计算机科学与技术专业10 级计本班

学号：

姓名：

指导教师：

完成时间： 2013 年 6 月

目录

一、原理 (1)

1、简介 (1)

2、单词符号及种别表示 (1)

3、语法结构定义如下： (2)

二、运行环境 (3)

三、算法设计思想 (3)

1、词法分析主要算法 (3)

2、语法分析主要算法 (3)

3、语义分析主要算法 (3)

四、程序流程图 (4)

五、运行测试结果 (7)

六、心得体会 (8)

七、源代码 (9)

C语言编译器实现

一、原理

1、简介

译

程

序

的

工

作

过

程

一

般

可

以

分

为

五个阶段：词法分析、语法分析、语义分析与中间代码产生、优化、目标代码生成。每一个阶段在功能上是相对独立的，它一方面从上一个阶段获取分析的结果来进行分析，另一方面由将结果传递给下一个阶段。由编译程序的五个阶段就对应了编译系统的结构。

2、单词符号及种别表示

3、语法结构定义如下：

<程序> ::= main()<语句块>

<语句块> ::= ‘{‘<语句串>’}’<语句串>::=<语句>{;<语句>};

<语句>::=<赋值语句>|<条件语句>|<循环语句>

<赋值语句>::=ID=<表达式>

<条件语句>::=if<条件><语句块>

<循环语句>::=do <语句块>while <条件>

<条件>::=<表达式><关系运算符><表达式>

<表达式> ::= <项>{ +<项>|-<项>}

<项> ::= <因子>{*<因子>|/<因子>}

<因子> ::=ID|num|(<表达式>)

<关系运算符> ::= <|<=|>|>=|==|!

二、运行环境

Windows 系统Visual C++ 6.0

三、算法设计思想

1、词法分析主要算法

这部分对源文件进行分析，允许/* */注释。从源文件依次读取字符，对字符进行分析，组成字符串、数字、关系符等固定含义的token符，并把它们添加到

token链中，如果遇到非法字符报错并退出程序。

2、语法分析主要算法

这部分对Token链进行分析，利用自底向上的分析方法，构建SLR（1）分析表的过程是手工完成的。语法分析的同时构建语法树，移进时创建叶子，规约时创

建节点。

3、语义分析主要算法

这部分对语法树从左到右进行遍历，节点记录了规约式的编号，遍历到节点时就进行相应处理。语义分析主要检查变量、函数是否被定义或重定义，同时产生四元式。

函数一览表

void scanner();

void lrparser();

void staBlock(int *nChain);

void staString(int *nChain);

void sta(int *nChain);

void fuzhi();

void tiaojian(int *nChain);

void xunhuan();

char* E();

char* T();

char* F();

char *newTemp();

void backpatch(int p,int t);

int merge(int p1,int p2);

void emit(char *res,char *num1,char *op,char *num2);

四元组结构体定义：

struct{

char result[10];

char arg1[10];

char opera[10];

char arg2[10];

}fourCom[20];

四、程序流程图

图1 主函数流程图

图2 递归下降分析分析程序流程图

图3 语句块分析流程图

图4 语句串分析流程图

五、运行测试结果

正确程序结果

错误程序结果:报错！（1）

错误程序结果：报错！（2）

六、心得体会

这次的课程设计,最大的收获就是清楚了编译的整个过程,在学习编译原理这门课程之时,在做设计的过程中和词法分析、语法分析、语义分析联系起来, 非常清晰的理解了简单编译器实现过程。读完了一个完整的源程序,知道了它里面的功能模快以及结构组织,也明白了编译的基本原理.。在实验中加深了在课堂上说学到编译原理知识的理解，实验中实践了书

本上的知识和原理。

通过这次课程设计也使我认识到自己的不足。首先这些代码我并不能独立完成，而是在网上查阅了大量资料，以及在许多同学的帮助下才完成的。其次平时对编译原理的各个部分理解的不错，平时实验做的也还可以，只是在做这次的课程设计的时候需要把整个编译的过程整体的思路搞清楚。通过看以前的笔记和课本，我了解了各个阶段间的连接，最终使得本次课程设计的顺利完成。

七、源代码

#include

#include

#include

#include

char prog[80];

char token[8];

char ch;

int syn,p,m,n,i;

double sum;

int count;

int isSignal;

int isError;

int isDecimal;

double decimal;

int isExp;

int index;

int isNegative;

double temp;

int temp2;

int repeat;

int nextq;

int kk;

int ntc,nfc,nnc,nnb,nna;

char *rwtab[9]={"main","int","float","double","char","if","else","do","while"};

struct{

char result[10];

char arg1[10];

char opera[10];

char arg2[10];

}fourCom[20];

void scanner();

void lrparser();

void staBlock(int *nChain);

void staString(int *nChain);

void sta(int *nChain);

void fuzhi();

void tiaojian(int *nChain);

void xunhuan();

char* E();

char* T();

char* F();

char *newTemp();

void backpatch(int p,int t);

int merge(int p1,int p2);

void emit(char *res,char *num1,char *op,char *num2);

void main()

{

p=0;

count=0;

isDecimal=0;

index=0;

repeat=0;

kk=0;

printf("\n请输入待编译程序:\n");

do{

ch=getchar();

prog[p++]=ch;

}while(ch!='#');

p=0;

isError=0;

scanner();

lrparser();

for(i=1;i

{

printf("\n%d\t",i);

printf("(%5s %5s %5s

\t%5s )\n",fourCom[i].arg1,fourCom[i].opera,fourCom[i].arg2,fourCom[i].result);

}

}

void lrparser()

{

int nChain;

nfc=ntc=1;

nextq=1;

if(syn==1)

{

scanner();

if(syn==26)

{

scanner();

if(syn==27)

{

scanner();

staBlock(&nChain);

}

else

printf("缺少右括号\n");

}

else

printf("缺少左括号\n");

}

else

printf("缺少main\n");

}

void staBlock(int *nChain)

{

if(syn==28)

{

scanner();

staString(nChain);

if(syn==29)

scanner();

else

printf("缺少}号\n");

}

else

printf("缺少{号\n");

}

void staString(int *nChain)

{

sta(nChain);

backpatch(*nChain,nextq);

while(syn==31)

{

scanner();

sta(nChain);

}

}

void sta(int *nChain)

{

if(syn==10)

{

fuzhi();

}

else if(syn==6)

{

tiaojian(nChain);

}

else if(syn==8)

xunhuan();

}

void tiaojian(int *nChain)

{

char res[10],num1[10],num2[10],op[10];

int nChainTemp;

if(syn==6)

{

scanner();

if(syn==26)

{

scanner();

strcpy(num1,E());

if((syn<=37)&&(syn>=32))

{

switch(syn)

{

case 32:

strcpy(op,">");

break;

case 33:

strcpy(op,">=");

break;

case 34:

strcpy(op,"<");

break;

case 35:

strcpy(op,"<=");

break;

case 36:

strcpy(op,"==");

break;

case 37:

strcpy(op,"!=");

break;

default:

printf("error");

}

}

scanner();

strcpy(num2,E());

strcat(num1,op);

strcat(num1,num2);

ntc=nextq;

emit("0","if",num1,"goto");

nfc=nextq;

emit("0","","","goto");

backpatch(ntc,nextq);

}

if(syn==27)

scanner();

staBlock(&nChainTemp);

*nChain=merge(nChainTemp,nfc);

}

}

void xunhuan()

{

char res[10],num1[10],num2[10],op[10];

int nChainTemp;

if(syn==8)

{

nnc=nextq;

scanner();

staBlock(&nChainTemp);

if(syn==9)

{

scanner();

if(syn==26)

{

scanner();

strcpy(num1,E());

if((syn<=37)&&(syn>=32))

{

switch(syn)

{

case 32:

strcpy(op,">");

break;

case 33:

strcpy(op,">=");

break;

case 34:

strcpy(op,"<");

break;

case 35:

strcpy(op,"<=");

break;

case 36:

strcpy(op,"==");

break;

case 37:

strcpy(op,"!=");

break;

default:

printf("error");

}

}

scanner();

strcpy(num2,E());

strcat(num1,op);

strcat(num1,num2);

nnb=nextq;

emit("0","if",num1,"goto");

backpatch(nnb,nnc);

nna=nextq;

emit("0","","","goto");

backpatch(nna,nextq);

}

if(syn==27)

scanner();

}

}

}

void fuzhi()

{

char res[10],num[10];

if(syn==10)

{

strcpy(res,token);

scanner();

if(syn==21)

{

scanner();

strcpy(num,E());

emit(res,num,"=","");

}

else

{

printf("缺少=号\n");

}

}

}

char* E()

{

char *res,*num1,*op,*num2;

res=(char *)malloc(10);

num1=(char *)malloc(10);

op=(char *)malloc(10);

num2=(char *)malloc(10);

strcpy(num1,T());

while((syn==22)||(syn==23))

if(syn==22)

strcpy(op,"+");

else

strcpy(op,"-");

scanner();

strcpy(num2,T());

strcpy(res,newTemp());

emit(res,num1,op,num2);

strcpy(num1,res);

}

return num1;

}

char* T()

{

char *res,*num1,*op,*num2;

res=(char *)malloc(10);

num1=(char *)malloc(10);

op=(char *)malloc(10);

num2=(char *)malloc(10);

strcpy(num1,F());

while((syn==24)||(syn==25)) //* /

{

if(syn==24)

strcpy(op,"*");

else

strcpy(op,"/");

scanner();

strcpy(num2,F());

strcpy(res,newTemp());

emit(res,num1,op,num2);

strcpy(num1,res);

}

return num1;

}

char* F()

{

char *res;

res=(char *)malloc(10);

if(syn==10)

{

strcpy(res,token);

scanner();

}

else if(syn==20)

{

itoa((int)sum,res,10);

scanner();

}

else if(syn==26)

{

scanner();

res=E();

if(syn==27)

{

scanner();

}

else isError=1;

else

isError=1;

return res;

}

char *newTemp()

{

char *p;

char varTemp[10];

p=(char *)malloc(10);

kk++;

itoa(kk,varTemp,10);

strcpy(p+1,varTemp);

p[0]='T';

return p;

}

void backpatch(int p,int t)

{

int w,circle=p;

while(circle)

{

w=atoi(fourCom[circle].result);

sprintf(fourCom[circle].result,"%d",t);

circle=w;

}

return;

}

int merge(int p1,int p2)

{

char circle,nResult;

if(p2==0)

nResult=p1;

else

{

nResult=circle=p2;

while(atoi(fourCom[circle].result))

{

circle=atoi(fourCom[circle].result);

sprintf(fourCom[circle].result,"%s",p1);

}

}

return nResult;

}

void emit(char *res,char *num1,char *op,char *num2) {

strcpy(fourCom[nextq].result,res);

strcpy(fourCom[nextq].arg1,num1);

strcpy(fourCom[nextq].opera,op);

strcpy(fourCom[nextq].arg2,num2);

nextq++;

}

void scanner()

{

sum=0;

decimal=0;

m=0;

for(n=0;n<8;n++)

token[n]=NULL;

ch=prog[p++];

while(ch==' '||ch=='\n')

ch=prog[p++];

if(((ch>='a')&&(ch<='z'))||((ch>='A')&&(ch<='Z')))

{

while(((ch>='a')&&(ch<='z'))||((ch>='A')&&(ch<='Z'))||((ch>='0')&&(ch<='9'))) {

token[m++]=ch;

ch=prog[p++];

}

token[m++]='\0';

p--;

syn=10;

for(n=0;n<9;n++)

if(strcmp(token,rwtab[n])==0)

{

syn=n+1;

break;

}

}

else if((ch>='0')&&(ch<='9'))

{

IsNum:

if(isSignal==1)

{}

while((ch>='0')&&(ch<='9'))

{

sum=sum*10+ch-'0';

ch=prog[p++];

}

if(ch=='.')

{

isDecimal=1;

ch=prog[p++];

count=0;

while((ch>='0')&&(ch<='9'))

{

temp=(ch-'0')*pow(0.1,++count);

decimal=decimal+temp;

ch=prog[p++];

}

sum=sum+decimal;

}

if(ch=='e'||ch=='E')

{

isExp=1;

ch=prog[p++];

if(ch=='-')

{

isNegative=1;

ch=prog[p++];

}

while((ch>='0')&&(ch<='9'))

{

index=index*10+ch-'0';

ch=prog[p++];

}

if(isNegative)

sum=sum*pow(0.1,index);

else

sum=sum*pow(10,index);

}

if(isSignal==1)

{

sum=-sum;

isSignal=0;

}

p--;

syn=20;

}

else switch(ch)

{

case '<':

m=0;

token[m++]=ch;

ch=prog[p++];

if(ch=='=')

{

syn=35;

token[m++]=ch;

}

else

{

syn=34;

p--;

}

break;

case '>':

m=0;

token[m++]=ch;

ch=prog[p++];

if(ch=='=')

{

syn=33;

token[m++]=ch;

}

else

{

syn=32;

p--;

}

break;

case '=':

m=0;

token[m++]=ch;

ch=prog[p++];

if(ch=='=')

{

syn=36;

token[m++]=ch;

}

else

{

syn=21;

p--;

}

break;

case '+':

temp2=prog[p];

token[m++]=ch;

if((temp2>='0')&&(temp2<='9')&&(repeat==1))

{

isSignal=2;

ch=prog[p++];

repeat=0;

goto IsNum;

}

if(((temp2=='+')||(temp2=='-'))&&(repeat==0))

{

repeat=1;

} syn=22;

break;

case '-':

temp2=prog[p];

token[m++]=ch;

if((temp2>='0')&&(temp2<='9')&&(repeat==1))

{

isSignal=1;

ch=prog[p++];

repeat=0;

goto IsNum;

}

if(((temp2=='+')||(temp2=='-'))&&(repeat==0))

{

repeat=1;

}

syn=23;

break;

case '*':

temp2=prog[p];

token[m++]=ch;

if(temp2=='+')

{

isSignal=2;

repeat=1;

}

else if(temp2=='-')

{

isSignal=1;

repeat=1;

}

syn=24;

break;

case '/':

syn=25;

token[m++]=ch;

break;

case '(':

temp2=prog[p];