C语言编译器设计与实现
C语言编译器前端的设计与实现 实训报告
第 1 章 绪论
1.1 C 语言及编译器概述
C 语言是在 70 年代初问世的。一九七八年由美国电话电报公司(AT&T)贝尔实验室正式 发表了 C 语言。同时由 B.W.Kernighan 和 D.M.Ritchit 合著了著名的“THE C PROGRAMMING LANGUAGE”一书。通常简称为《K&R》，也有人称之为《K&R》标准。但是，在《K&R》中并 没有定义一个完整的标准 C 语言，后来由美国国家标准学会在此基础上制定了一个 C 语言 标准，于一九八三年发表。通常称之为 ANSI C。C 语言是一种结构化语言。它层次清晰， 便于按模块化方式组织程序，易于调试和维护。C 语言的表现能力和处理能力极强。它不仅 具有丰富的运算符和数据类型，便于实现各类复杂的数据结构。它还可以直接访问内存的 物理地址，进行位(bit)一级的操作。由于 C 语言实现了对硬件的编程操作，因此 C 语言集 高级语言和低级语言的功能于一体。既可用于系统软件的开发，也适合于应用软件的开发。 此外，C 语言还具有效率高，可移植性强等特点。因此广泛地移植到了各类各型计算机上， 从而形成了多种版本的 C 语言。
2.3.1 自顶向下的语法分析...........................................................................................5 2.3.2 自底向上的语法分析...........................................................................................5 2.4 语义分析.........................................................................................................................6 2.5 符号表.............................................................................................................................6 2.6 类型检查.........................................................................................................................7 第 3 章 系统详细设计..................................................................................................................8 3.1 系统设计基本思路.........................................................................................................8 3.2 词法分析模块设计.........................................................................................................8 3.3 语法分析模块设计.......................................................................................................11 3.4 语义分析模块设计.......................................................................................................14 第 4 章 结束语............................................................................................................................16 参考文献...................................................................................................................................... 16 附录： 附录 1：词法分析核心代码............................................................................................17 附录 2：语法分析核心代码............................................................................................18
编译器设计与实现技术研究
编译器设计与实现技术研究随着计算机软硬件的不断更新，编译器作为一个重要的软件工具，也不断地发展和完善。
编译器是一种将高级语言代码转换成低级代码的程序，它可以将程序员编写的高级语言代码翻译成机器能够识别的汇编代码或者机器语言代码。
编译器的设计和实现技术对于软件开发有着至关重要的作用。
1.编译器的基本工作原理编译器的基本工作原理是将高级语言代码逐步解析成机器能够识别的低级代码。
首先，编译器将高级语言代码进行词法分析，将语句中的标识符、关键字、运算符等转换成对应的记号。
接着，编译器将这些记号进行语法分析，转换成语法树。
语法树表示了给定程序的语法结构，是编译器生成中间代码的重要依据。
编译器根据语法树生成中间代码，并对中间代码进行优化。
最后，编译器将优化后的中间代码转换成机器能够识别的机器码或者汇编代码。
2.编译器的设计与实现技术编译器的设计与实现技术主要包括以下几个方面：2.1.词法分析器词法分析器用于将高级语言代码转换成标记流。
它的主要任务是将输入的文本流转换为一个个逐个扫描的Token 序列，将每个Token 分类为特定的Token 类型，如标识符、关键字、运算符等。
常见的词法分析器生成器有 Flex 和 Lex。
2.2.语法分析器语法分析器用于将标记流转变成一棵语法树。
语法分析器的主要任务是将从词法分析器得到的Token 序列转换成一棵语法树，在语法树上进行语义分析和优化。
常见的语法分析器生成器有 Bison 和 Yacc。
2.3.中间代码生成器中间代码生成器用于将语法树转换成中间代码。
中间代码生成器的主要任务是将语法分析器生成的语法树转换成中间代码。
中间代码表示高级语言代码的语义，是生成目标代码的中间步骤。
常见的中间代码有三地址码、四元式、抽象语法树等。
2.4.中间代码优化器中间代码优化器用于对中间代码进行优化。
中间代码优化器的主要任务是提高目标代码的性能、减小目标代码的大小以及提高编译器的运行效率。
编译器实验报告
编译器实验报告编译器实验报告引言编译器是计算机科学中的重要组成部分，它将高级语言代码转换为机器语言代码，使计算机能够理解和执行人类可读的指令。
在本次实验中，我们将设计和实现一个简单的编译器，以加深对编译原理和计算机体系结构的理解。
一、背景知识1.1 编译器的基本原理编译器主要由两个阶段组成：前端和后端。
前端负责将源代码转换为中间代码，后端则将中间代码转换为目标机器代码。
1.2 词法分析词法分析是编译器的第一个阶段，它将源代码分解为一个个词法单元，如标识符、关键字、运算符等。
词法分析器通过正则表达式和有限自动机来实现。
1.3 语法分析语法分析是编译器的第二个阶段，它将词法单元按照语法规则组织成语法树。
语法分析器通常使用上下文无关文法和递归下降分析来实现。
二、实验设计2.1 实验目标本次实验的目标是设计一个简单的编译器，能够将一种自定义的高级语言转换为目标机器代码。
我们选取了一种类C语言的语法作为实验对象。
2.2 实验流程首先，我们需要编写词法分析器，将源代码分解为词法单元。
然后，我们使用语法分析器将词法单元组织成语法树。
接下来，我们需要进行语义分析，检查代码是否符合语义规则。
最后，我们将中间代码转换为目标机器代码。
三、实验过程3.1 词法分析在词法分析阶段，我们使用正则表达式和有限自动机来实现词法分析器。
我们定义了一系列正则表达式来匹配不同的词法单元，如标识符、关键字、运算符等。
通过扫描源代码，词法分析器能够将源代码分解为一个个词法单元。
3.2 语法分析在语法分析阶段，我们使用上下文无关文法和递归下降分析来实现语法分析器。
我们定义了一系列文法规则来描述语法结构，如函数声明、条件语句、循环语句等。
语法分析器能够将词法单元组织成语法树。
3.3 语义分析在语义分析阶段，我们检查代码是否符合语义规则。
例如，我们检查变量是否声明过、函数是否调用正确等。
如果发现错误，我们将生成错误信息并终止编译过程。
3.4 代码生成在代码生成阶段，我们将中间代码转换为目标机器代码。
C到VHDL的编译器设计与实现
C到V HDL的编译器设计与实现李 超 方潜生(安徽建筑工业学院计算机与信息工程系,安徽合肥230022)【摘 要】 近年来,微电子技术和超大规模集成电路技术发展迅速,电子系统设计的系统复杂度和异构度都不断加大,软件在系统设计中所占比例也越来越大。
C语言适合对系统进行高层次的描述,V HDL语言适合抽象的硬件描述。
C语言的系统描述经过软硬件划分之后,必须将硬件实现部分转换为适合于综合的V HDL语言。
本文通过比较两种语言的差别,提出并实现适合表达C语言描述内容的V HDL结构形式。
实验表明,本文提出的方案是正确和有效的,并能降低系统设计的复杂度和异构度。
【关键词】 软硬件协同设计;C语言;V HDL;编译器1 引言近年来,随着微电子技术和超大规模集成电路技术的高速发展,进行电子系统设计时的系统复杂度不断加大,系统软件硬件的异构度提高,软件在系统中所占的比例也越来越大。
传统的设计方法在进行电子系统设计时,一般先由系统工程师设计整个系统的架构,画出系统框图(包括各个模块),再用高级编程语言(一般是C/C++/JAVA)实现各个模块的算法,然后进行整个系统的仿真,确定系统的最佳结构、最佳实现算法及其它相关参数。
待系统模型确定以后,进行系统软硬件分割设计,但由于缺乏统一的软硬件协同设计验证平台,大多只能根据经验来定义软件和硬件部分各自应完成的功能。
对于整个系统的功能和行为,在设计最初阶段,描述时尚无硬件的概念,经过软硬件划分之后,将系统规范描述分成软件实现和硬件实现两部分。
虽然VHDL等语言也支持算法级描述,但是大部分硬件描述语言HDL(Hardware Description Language)如VHDL、Verilog等基本上还是面向硬件的描述,面向较低的硬件抽象等级。
同时由于高级编程语言(C/C++/JAVA)不能描述硬件设计中的时间、延迟、信号等物理信息,与后续的硬件设计不兼容,硬件部分需重新用VHDL、Verilog等硬件描述语言来设计,造成大量的设计重复,也增加了系统设计的复杂度。
编译原理课程设计____C语言编译器的实现
南华大学编译原理课程设计名：编译代生成器设计专业计算机科学与技术学生姓名熊浩斌班级计算机01班学号 ***********指导老师陈星实验地点 8栋 2-209 完成日期：2013.6.2一、课程设计的目的编译原理课程兼有很强的理论性和实践性，是计算机专业的一门非常重要的专业基础课程，它在系统软件中占有十分重要的地位，是计算机专业学生的一门主修课。
为了让学生能够更好地掌握编译原理的基本理论和编译程序构造的基本方法和技巧，融会贯通本课程所学专业理论知识，提高他们的软件设计能力，特设定该课程的课程设计，通过设计一个简单的PASCAL语言（EL语言）的编译程序，提高学生设计程序的能力，加深对编译理论知识的理解与应用。
二、课程设计的要求1、明确课程设计任务，复习编译理论知识，查阅复印相关的编译资料。
2、按要求完成课程设计内容，课程设计报告要求文字和图表工整、思路清晰、算法正确。
3、写出完整的算法框架。
4、编写完整的编译程序。
三、课程设计的内容课程设计是一项综合性实践环节，是对平时实验的一个补充，课程设计内容包括课程的主要理论知识，但由于编译的知识量较复杂而且综合性较强，因而对一个完整的编译程序不适合平时实验。
通过课程设计可以达到综合设计编译程序的目的。
本课程的课程设计要求学生编写一个完整的编译程序，包括词法分析器、语法分析器以及实现对简单程序设计语言中的逻辑运算表达式、算术运算表达式、赋值语句、IF语句、While语句以及do…while语句进行编译，并生成中间代码和直接生汇编指令的代码生成器。
四、总体设计方案及详细设计总体设计方案：1.总体模块2.表2.1 各种单词符号对应的种别码详细设计：4.1界面导入设计(1)一共三个选项：①choice 1--------cifafenxi②choice 2--------yufafenxi③choice 3--------zhongjiandaima(2)界面演示图一图二图三4.2词法分析程序 （1）流程图设计置初值调用扫描子程序输出单词二元组 输入串结束结束否是(2)具体功能的具体设计1、cifafenxi( )首先设置prog[n]来接收输入的语句，以‘#’来结束；调用扫描子程序scaner1( ),每一次得到一个类型码；用switch判别相应输出；直到syn1=0为止。
编译原理课程设计___C语言编译器的实现
扬州大学编译原理课程设计学号：*********姓名：专业：计算机科学与技术课程：编译原理指导教师：***目录一．程序简介与分析---------------------------------------------------------3 二．程序适用范围-----------------------------------------------------------3 三．词法分析---------------------------------------------------------------3 四．语法分析---------------------------------------------------------------4 五．语义分析和中间代码生成------------------------------------------------10 六．代码生成--------------------------------------------------------------12 七．流程图----------------------------------------------------------------13 八．实现------------------------------------------------------------------14 九．程序运行结果----------------------------------------------------------14 十．总结------------------------------------------------------------------18 十一.附录（源程序）--------------------------------------------------------18简单的编译程序设计一．程序简介与分析本程序由四个部分组成：词法分析子程序，语法分析子程序，语义分析子程序，目标代码生成程序。
如何进行编译器设计和解释器开发
如何进行编译器设计和解释器开发编译器和解释器是软件开发中非常重要的工具，它们用于将源代码转换为可以被计算机执行的机器码或者解释执行源代码。
编译器是将源代码一次性地转换为目标代码，而解释器是逐行地解释源代码并执行相应的操作。
本文将介绍编译器的设计和解释器的开发过程，并提供一些实用的技巧和建议。
一、编译器设计编译器设计是一个复杂的任务，需要掌握词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成等多个环节。
下面是编译器设计的一般流程：1.词法分析：将源代码分解为一个个token，例如关键词、标识符、数字、操作符等。
可以使用正则表达式或者有限状态自动机来进行词法分析。
2.语法分析：根据语法规则将token组成一个个语法结构，例如函数、表达式、语句等。
可以使用上下文无关文法和语法分析算法（如LL(1)或者LR(1)）来进行语法分析。
3.语义分析：对语法结构进行语义检查，例如类型检查、作用域检查、类型转换等。
在这一阶段还可以进行符号表的构建，用于保存变量和函数的信息。
4.中间代码生成：将源代码转换为一种中间表示形式，通常是一个抽象的指令序列，例如三地址码、虚拟机指令、中间表达式等。
中间代码的生成可以使用递归下降、语法制导翻译或者语法制导翻译的变体等方法。
5.代码优化：对中间代码进行优化，以提高代码的执行效率和减小代码的体积。
常见的优化技术包括常量折叠、公共子表达式消除、死代码删除、循环优化等。
6.目标代码生成：将中间代码转换为目标机器的机器码或者汇编代码。
目标代码生成可以分为两个阶段：指令选择（选择适合目标机器的指令）和寄存器分配（将变量分配到寄存器或者内存中）。
7.代码生成完成后，还需要进行链接和装载，将目标代码与库文件进行链接，并将最终的可执行文件加载到内存中执行。
二、解释器开发与编译器不同，解释器是逐行地解释和执行源代码，不需要将源代码先转换为目标代码。
下面是解释器的开发过程：1.词法分析：同编译器设计一样，解释器也需要进行词法分析，将源代码分解为一个个token。
编译原理c语言编译器的设计与实现
经编译程序运行后得到的输出结果如下：
1〕词法分析得出的相应的名字的号码和他的值2〕列举程序中所有的变量
3〕状态栈的移进-归约过程1.
4〕最后产生的四元式中间代码
一、实验总结：
通过此次实验，让我知道了词法分析的功能是输出把它组织成单个程序，让我理解到如何设计、编制并调试词法分析程序，加深对词法分析原理的理解；对语法规那么有明确的定义；编写的分析程序可以进展正确的语法分析；对于遇到的语法错误，可以做出简单的错误处理，给出简单的错误提示，保证顺利完成语法分析过程；实验报告要求用文法的形式对语法定义做出详细说明，说明语法分析程序的工作过程，说明错误处理的实现。
通过该实验的操作，我理解编译原理课程兼有很强的理论性和理论性，是计算机专业的一门非常重要的专业根底课程，它在系统软件中占有非常重要的地位，是计算机专业学生的一门主修课。
为了让学生可以更好地掌握编译原理的根本理论和编译程序构造的根本方法和技巧，融会贯穿本课程所学专业理论知识，进步他们的软件设计才能，。
单片机c语言编译器及其应用
单片机C语言编译器及其应用一、背景介绍单片机是一种嵌入式系统的核心组成部分，广泛应用于各个领域，例如电子产品、通信设备、汽车电子等。
而单片机的编程语言有多种选择，其中C语言由于其跨平台、易学易用、高效等优势而成为最常用的编程语言之一。
为了能够将C语言程序转换为单片机可以执行的机器语言指令，需要使用单片机C语言编译器进行编译和烧录。
二、单片机C语言编译器的应用过程1. 编写C语言程序首先，需要根据实际需求，编写C语言程序。
C语言是一种高级编程语言，具有结构化、模块化的特点，能够方便地进行程序设计。
在编写程序时，需要考虑单片机的特性和限制，例如内存容量、时钟频率等，以保证程序的正确运行。
2. 选择合适的单片机C语言编译器根据单片机的型号和厂商提供的支持，选择合适的单片机C语言编译器。
市面上有许多编译器可供选择，例如Keil C51、IAR Embedded Workbench、Microchip XC8等。
选择编译器时需要考虑以下几个因素：•兼容性：编译器是否支持目标单片机的型号和指令集。
•性能：编译器是否能够生成高效的机器语言指令，提高程序的执行效率。
•开发环境：编译器是否配套提供友好的集成开发环境（IDE），方便开发和调试。
3. 编译C语言程序打开选择的单片机C语言编译器的IDE，新建一个工程，并将之前编写的C语言程序添加到工程中。
通过编译器的编译功能，将C语言程序转换为单片机可以执行的机器语言指令。
编译过程中，编译器会进行词法分析、语法分析、语义分析等操作，然后生成目标文件（通常是以.hex或.bin格式存储）。
4. 烧录目标文件到单片机完成编译后，需要将生成的目标文件烧录到目标单片机中。
烧录过程可以通过多种方式完成，例如串口下载、并口下载、仿真器等。
烧录后，单片机就可以执行C语言程序了。
三、单片机C语言编译器的应用效果通过单片机C语言编译器，我们可以将高级的C语言程序转换为单片机可以执行的机器语言指令，从而实现对单片机的编程和控制。
分布式并行C语言及其预编译器的设计和实现
编 写 的程序 ， 能够有 效地在 分布 式环境 下实现 并行 计 算 ， 充分 利 用 系统 中的 多处理 机 资源 ， 提
高 系统 效率 。
关键 词 ：分 布式 并行计算 ；并行 Ｃ语 言 ；预编译 器 ；多线程 ； Ｃ 远 程过程 调用） ＲＰ （ 中图分类 号 ： ３ ＴＰ １ 文献标识 码 ： Ａ 文章编 号 ：１ ７ —３ ４ ２ ０ ）５０ ９ —６ ６ ４１ ７ （ ０ ８ ０ —４ ６０
摘 要 ：设计 了可实 现分布 式并行 计算 的并行 编 程语 言—— 并行 Ｃ语 言 ， 且使 用模 板 机制 并
实现 了将此 并行 Ｃ语 言程 序转 换 为标 准 Ｃ语 言程 序 的转 换程 序—— 预 编 译 器。 并行 计 算 的 实现采 用 了多线程 和 Ｒ Ｃ 远程 过程调 用 ） Ｐ （ 相结合 的技 术。 实验 结果 表 明， 用此 并行 Ｃ语 言 使
Ｖ １２ ， ｏ ５ ｏ． ９ Ｎ ． Ｏｃ． ０ ８ ｔ２ ０
分布 式 并 行 Ｃ语 言 及 其 预 编 译 器 的设 计 和 实现
邹 晓 辉 邹 跃 鹏 ，
（． ｉ 吉林 师范 大 学 计 算 机 学 院 ， 林 四 平 吉 １６ ０ ；２ 吉 林 大 学 计 算 机 科 学 与技 术 学 院 ，吉林 长 春 ３０ ０ ． １０ １ ） ３ ０ ２
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摘 要
随着计算机的广泛应用，计算机程序设计语言也从初期的机器语言发展为汇编语言，以及现在的各种高级程序设计语言。而编译技术是计算机语言发展的支柱，也是计算机科学中发展最迅速、最成熟的一个分支，他集中体现了计算机发展的成果与精华。
其核心思想就是把同样的逻辑结构和思想从一种语言表示的程序转换为另外一种语言表示的程序。从高级语言，甚至运行与虚拟平台的高级语言，到机器语言，最终到硬件执行的物理信号，这一层层的转化，都涉及编译技术的应用。
从20世纪60年代以来，编译器设计就一直是计算机研究发展和开发领域中的一个活跃主题。虽然编译器设计已有很长的历史，并且也是一门相对成熟的计算机技术，但编译器毕竟是一种实现由高级语言源程序至机器或汇编指令的高效映射工具，随着计算机软、硬件水平的飞速发展，使得计算机应用日新月异，程序语言的设计在不断地变化，目标机体系结构也在不断地改进，软件越来越复杂，其规模也越来越大。尽管编译器设计问题在高级层次上没有变化（或变化很小），但当我们深入其内部研究时就会发现，编译器的内部构造其实也一直在变化。此外，由于我们能够提供给编译器本身使用的计算资源也在不断增加。因此，现代编译器可以采用比以前更耗费时间和空间的算法。当然，编译技术研究人员也在继续努力开发新的、更好的技术来解决传统编译器的一些设计性问题[1]。
System uses C++ as the programming language. Paper introduces the development background of the topic, the development and function to complete the process. Note the focus of systems design, design ideas, technologies and solutions difficult.
本系统采用C++为编程语言。论文主要介绍了本课题的开发背景，所要完成的功能和开发的过程。重点的说明了系统设计的重点、设计思想、难点技术和解决方案。
关键词：编译技ler design and Implementation
Abstract
With the wide application of the computer, computer programming languages are developed from the early machine language into assembly language , and now a variety of high-level programming language. The compiler technology is the backbone of computer language development, but also the fastest growing in computer science , a branch of the most mature , he epitomizes the essence of the computer and the fruits of development .
另一方面，很多编译“前端”技术，如文法、正则表达式、语法分析器以及语法制导翻译器等，仍然被广泛使用。
1.2
编译器是一种相当复杂的系统程序，其代码的长度可从几千行到几百万行不等，所以编写甚至读懂这样的一个程序都不是一件容易的事。绝大多数的计算机专业人员从来没有编写过一个完整的编译器，但是，几乎所有形式的计算均要用到编译器，而且任何一个与计算机打交道的专业人员都应该掌握编译器的基本结构和操作。除此之外，计算机应用程序中经常遇到的一个任务就是有关命令解释程序和界面程序的开发，这比编译器的开发规模要小，但使用的却是很类似的技术。因此，掌握编译器的开发技术具有非常重大的实际意义。
Key Words:Compiler technology，Programming procedures，High-level programming language
目 录
第一章
1.1
随着计算机科学技术的飞速发展，计算机技术被应用在了越来越广泛的领域，实现各种各样功能的计算机程序被大量地开发出来，应用在我们的生活、学习和工作当中。相应地，也产生了许多用以编写这些计算机程序的高级程序设计语言。程序编制者通过特定语言的编译器将自己编写的源程序翻译为特定机器上的目标程序，从而能够最终达到程序执行的目的。
The core idea is the same logical structure of the program and ideas expressed in the conversion from one language to another language program represented . From the high-level language , and even running with high-level language virtual platform to machine language , and ultimately to the hardware implementation of the physical signal , the layers of transformation involves application of compiler technology .
编译器的设计的原理和技术还可以用于编译器设计之外的众多领域。因此，这些原理和技术通常会在一个计算机科学家的职业生涯中多次被用到。研究编译器的编写讲设计程序设计语言、计算机体系结构、形式语言理论、算法和软件工程。
编译器的设计从本质上来说是一种工程活动，它所使用的方法必须很好地解决现实中出现的各种翻译问题（即用真实的语言编制且在真实的机器上能够执行的真实的程序）。大多数情况下，开发编译器的人必须接受他们面对的语言和机器，很少能够去影响或改善这两者的设计。在开发过程中做什么样的分析和转换，以及什么时候去做，这些都是工程上的选择，但正是这些选择决定了一个编译器的性能高低。本实验就建立在一个自主开发的名为C的微型编译器基础之上，该编译器虽然功能弱于像Turbo C或Borland Pascal这样的经典编译器，但也已经完全具备了一个编译器应有的所有特征。