编译原理

课程设计任务书题目：简单编译器的设计与实现姓名：莫飞飞学号： 200712230111专业： 07本二课程：编译原理指导教师：王艳秋职称：完成时间：2009年12月--2009年1月枣庄学院计算机科学系课程设计的任务和具体要求任务：结合各章节的构造编译程序的基本理论，完成一简单编译器的设计与实现。

使学生将理论与实际应用结合起来，受到软件设计等开发过程的全面训练，从而提高学生软件开发的能力。

要求：1.用C或C++语言描述及上机调试，实现一个小编译器：2.完成符号表的构造，3.理解词法分析，语法分析，目标代码生成等重要子程序。

指导教师签字：日期：指导教师评语成绩：指导教师签字：日期：课程设计所需软件、硬件等软件：WIN-TC、Word文档硬件：一台计算机课程设计进度计划参考文献、资料索引1.《程序设计语言编译原理》，陈火旺编著，国防工业出版社2.《编译原理》，吕映芝、张素琴、蒋维杜编著，清华大学出版社3.《编译原理》，Alfred V.Aho 等，李建中译，机械工业出版社一、总体设计方案及主要思想：1.主要思想：编译器是靠编译程序实现，而编译程序是指把某一种语言程序（源程序）转换成另一种语言程序（目标程序）的翻译过程。

编译过程分为五个步骤：词法分析；语法分析；语义分析；中间代码的产生与优化；目标代四元式单词符号语法单位四元式目标代码词法分析器语法分析器语义分析与中间代码生成器优化段源程序表 格 管 理出 错 处 理目标代码生成器码生成。

编译程序的结构可以按照这五阶段的任务模块进行设计。

图一是编译程序的总框：（图一）2.设计方案：（1）设计符号表。

图二是符号表的格式：（图二）确定符号表的组织方式，一般应包括名字栏和信息栏，其中名字栏作为关键字。

要考虑能够存储有关名字的信息，并可以高效地完成如下操作：a.查找：根据给定的名字，在符号表中查找其信息。

如果该名字在符号表中不存在，则将其加入到符号表中，否则返回指向该名字的指针；b.删除：从符号表中删除给定名字的表项。

（2）设计词法分析器设计各单词的状态转换图，并为不同的单词设计种别码。

流程图见附录图三。

将词法分析器设计成供语法分析器调用的子程序。

功能包括：a.具备预处理功能。

将不翻译的注释等符号先滤掉，只保留要翻译的符号串，即要求设计一个供词法分析调用的预处理子程序；b.能够拼出语言中的各个单词；c.将拼出的标识符填入符号表；d.返回（种别码，属性值）。

算法代码：int code, value;strToken := “”; /*置strToken为空串*/GetChar(); GetBC();if (IsLetter())beginwhile (IsLetter() or IsDigit())beginConcat(); GetChar();endRetract();code := Reserve();if (code = 0)beginvalue := InsertId(strToken);return ($ID, value);endelsereturn (code, -);Endelse if (IsDigit())beginwhile (IsDigit())beginConcat( ); GetChar( );endRetract();value := InsertConst(strToken);return($INT, value);endelse if (ch =‘=’) return ($ASSIGN, -);Else if (ch =‘+’) return ($PLUS, -);else if (ch =‘*’)beginGetChar();if (ch =‘*’) return ($POWER, -);Retract(); return ($STAR, -);endelse if (ch =‘;’) return ($SEMICOLON, -);else if (ch =‘(’) return ($LPAR, -);else if (ch =‘)’) return ($RPAR, -);else ProcError( ); /* 错误处理*/（3）语法分析器综合来说，有预测分析法、递归下降分析法、算符优先分析法、SLR分析法，实现对表达式、各种说明语句、控制语句进行语法分析。

这里我用来递归下降法来完成语法分析。

（代码见实现部分）（4）目标代码生成器能完成指定寄存器个数的情况下将一中间代码程序段翻译成汇编语言目标代码（汇编指令应包括加、减、乘、除），要求指令条数最少的情况下，尽量使用寄存器，尽量少访问内存，这样才能做到运行效率高。

附录：图三.词法转换状态转换图二.实现及主要代码【流程图】（图四）1、符号表的设计：struct{//定义符号表结构char name[8];int address;}vartable[maxvartablep];//改符号表最多容纳maxvartablep个记录2、词法分析程序设计与实现：//下面定义保留字，为简化程序，使用字符指针数组保存所有保留字。

//如果想增加保留字，可继续添加，并修改保留字数目#define keywordSum 8Char*keyword[keywordSum]={ "if","else","for","while","do","int","read ","write"};//下面定义纯单分界符，如需要可添加char singleword[50]="+-*(){};,:";//下面定义双分界符的首字符char doubleword[10]="><=!";extern char Scanin[300], Scanout[300]; //用于接收输入输出文件名,在extern FILE *fin,*fout; //用于指向输入输出文件的指针,在TEST_main.c中定义int TESTscan()//词法分析函数{........//文件打开程序略ch=getc(fin);while(ch!=EOF){while (ch==' '||ch=='\n'||ch=='\t') ch=getc(fin);if (isalpha(ch)) //如果是字母，则进行标识符处理{token[0]=ch; j=1;ch=getc(fin);while(isalnum(ch)) //如果是字母数字则组合标识符{token[j++]=ch; //组合的标识符保存在token中ch=getc(fin); //读下一个字符}token[j]='\0'; //标识符组合结束 //查保留字n=0;while ((n<keywordSum) && strcmp(token,keyword[n])) n++;if (n>=keywordSum) //不是保留字，输出标识符fprintf(fout,"%s\t%s\n","ID",token); //输出标识符符号else//是保留字，输出保留字fprintf(fout,"%s\t%s\n",token,token); //输出保留字符号} else if (isdigit(ch))//数字处理{token[0]=ch; j=1;ch=getc(fin); //读下一个字符while (isdigit(ch)) //如果是数字则组合整数{token[j++]=ch; //组合整数保存在token中ch=getc(fin); //读下一个字符}token[j]='\0'; //整数组合结束fprintf(fout,"%s\t%s\n","NUM",token); //输出整数符号} else if (strchr(singleword,ch)>0) //单分符处理{token[0]=ch; token[1]='\0';ch=getc(fin);//读下一个符号以便识别下一个单词fprintf(fout,"%s\t%s\n",token,token); //输出单分界符符号}else if (strchr(doubleword,ch)>0) //双分界符处理{token[0]=ch;ch=getc(fin); //读下一个字符判断是否为双分界符if (ch=='=') //如果是=，组合双分界符{token[1]=ch;token[2]='\0'; //组合双分界符结束ch=getc(fin); //读下一个符号以便识别下一个单词} else//不是=则为单分界符token[1]='\0';fprintf(fout,"%s\t%s\n",token,token); //输出单或双分界符符号} else if (ch=='/') //注释处理{ch=getc(fin); //读下一个字符if (ch=='*') //如果是*，则开始处理注释{ char ch1;ch1=getc(fin); //读下一个字符do{ ch=ch1;ch1=getc(fin);} //删除注释while ((ch!='*' || ch1!='/')&&ch1!=EOF); //直到遇到注释结束符*/或文件尾ch=getc(fin);//读下一个符号以便识别下一个单词} else //不是*则处理单分界符/{token[0]='/'; token[1]='\0';fprintf(fout,"%s\t%s\n",token,token); //输出单分界符/ }} else//错误处理{token[0]=ch;token[1]='\0';ch=getc(fin); //读下一个符号以便识别下一个单词es=3; //设置错误代码fprintf(fout,"%s\t%s\n","ERROR",token); //输出错误符号}}fclose(fin);//关闭输入输出文件fclose(fout);return(es); //返回主程序}3、语法与语义分析的实现及主要代码语法规则：/*<程序>::={<声明序列><语句序列>}program::={<declaration_list><statement_list>}*//*<声明序列>::=<声明序列><声明语句>|<声明语句><declaration_list>::=<declaration_list><declaration_stat>|<declaration_stat>改成<declaration_list>::={<declaration_stat>} *//*<声明语句> ::=int <变量>；<declaration_stat>::=int ID; *//*<语句序列>::=<语句序列><语句>|<语句>//<statement_list>::=<statement_list><statement>|<statement>改成<statement_list>::={<statement>}*//*<语句>::=<if语句>|<while语句>|<for语句>|<read语句>|<write语句>|<复合语句>|<表达式语句><statement>::= <if_stat>|<while_stat>|<for_stat>|<compound_stat>|<expression_stat>*//*<IF 语句>::= if (<表达式>) <语句> [else <语句>]<IF_stat>::= if (<expr>) <statement > [else < statement >]其中动作符号的含义如下@BRF↑label1 ：输出 BRF label1,@BR↑label2：输出 BR label2,@SETlabel↓label1：设置标号label1@SETlabel↓label2：设置标号label2*//*<while语句>::=while(<表达式>) <语句><while_stat>::= while (<expr >) < statement >//动作解释如下：//@SETlabel↑label1：设置标号label1//@BRF↑label2 ：输出 BRF label2,//@BR↓label1：输出 BR label1,//@SETlabel↓label2：设置标号label2*//*<for语句>::=for(<表达式>;<表达式>;<表达式>) <语句><for_stat>::= for(<expr>,<expr>,<expr>)<statement>//动作解释如下：//@SETlabel↑label1：设置标号label1//@BRF↑label2 ：输出 BRF label2,//@BR↓label1：输出 BR label1,//@SETlabel↓label2：设置标号label2 *//*<write_语句>::=write <表达式>;<write_stat>::=write <expression>;动作解释：1. @SETlabel↓label1：设置标号label12. @BRF↑label2 ：输出 BRF label2,3. @BR↑label3：输出 BR label3,4. @SETlabel↓label4：设置标号label45. @BR↑label1：输出 BR label1,6. @SETlabel↓label3：设置标号label37. @BR↑label4：输出 BR label4,8. @SETlabel↓label2：设置标号label2 *//*<read_语句>::=read <变量>;<read_stat>::=read ID;//动作解释：//@ OUT：输出 OUT*//*<复合语句>::={<语句序列>}<compound_stat>::={<statement_list>}//动作解释：//@LOOK↓n↑d:查符号表n，给出变量地址d; 没有，变量没定义//@IN：输出IN//@STI↓d：输出指令代码STI d*//*<表达式语句>::=<<表达式>;|;<expression_stat>::=<expression>;|;*//*<表达式>::=<标识符>=<布尔表达式>|<布尔表达式><expr>::=ID=<bool_expr>|<bool_expr>*//*<布尔表达式>::=<算术表达式>|<算术表达式>(>|<|>=|<=|==|!=)<算术表达式><bool_expr>::=<additive_expr>|< additive_expr >(>|<|>=|<=|==|!=)< additive_expr > *//*<算术表达式>::=<项>{(+|-)<项>}<additive_expr>::=<term>{(+|-)< term >} *//*<项>::=<因子>{(*|/)<因子>}< term >::=<factor>{(*| /)< factor >} *//*<因子>::=(<算术表达式>)|<标识符>|<无符号整数>< factor >::=(<additive_expr>)| ID|NUM */子函数的定义及部分代码：int program();int compound_Stat();int statement();int expression_Stat();int expression();int bool_expr();int additive_expr();int term();int factor();int if_stat();int while_stat();int for_stat();int write_stat();int read_stat();int declaration_stat();int declaration_list();int statement_list();int compound_stat();char token[20],token1[40];/*token保存单词符号，token1保存单词值*/ extern char Scanout[300]; /*保存词法分析输出文件名*/FILE *fp; /*用于指向输入输出文件的指针*/int TESTparse(){int es=0;if((fp=fopen(Scanout,"r"))==NULL){printf("\n打开%s错误!\n",Scanout);es=10;return(es);}if (es==0) es=program()；switch(es){case 0: printf("语法分析成功!\n");break;case 10: printf("打开文件 %s失败!\n",Scanout);break;case 1: printf("缺少{!\n");break;case 2: printf("缺少}!\n");break;case 3: printf("缺少标识符!\n");break;case 4: printf("少分号!\n");break;case 5: printf("缺少(!\n");break;case 6: printf("缺少)!\n");break;case 7: printf("缺少操作数!\n");break;case 21: printf("符号表溢出!\n");break;case 22: printf("变量重复定义!\n");break;case 23: printf("变量未声明!\n");break;}fclose(fp);fclose(fout);return(es);}4.主函数：void main(){int es=0;es=TESTscan();//调词法分析if (es>0) printf("词法分析有错,编译停止!");else printf("词法分析成功!\n");if (es==0){ es=TESTparse(); //调语法、语义分析并生成代码｝｝四、测试与分析把代码写在1.txt文档里，经词法分析的结果放在12.Txt里，语法分析器把12.Txt 当作输入文件，把分析的结果放在122.Txt里。