编译原理课程设计

编译原理课程设计报告课题名称： C-编译器设计提交文档学生姓名：提交文档学生学号：同组成员名单：无指导教师姓名：指导教师评阅成绩：指导教师评阅意见：..提交报告时间： 2014年 6 月 9日1.课程设计目标在理解编译原理相关理论的基础上，实现词法扫描和词法分析。

2.分析与设计（1）实现方法：编程语言为C语言。

编程方法：scanner部分根据DFA图用switch-case结构实现状态转换；parser 部分用递归下降分析方法实现。

（2）扫描器：C－惯用的词法1、语言的关键字：else if int return void while2、专用符号：+ - * / < <= > >= == != = ; , ( ) [ ] { } /* */3、其他标记是ID和NUM，通过下列正则表达式定义：ID = letter letter* NUM = digit digit* letter = a|..|z|A|..|Z digit = 0|..|94、空格由空白、换行符和制表符组成。

空格通常被忽略，除了它必须分开ID、NUM 关键字。

5. 注释用通常的C语言符号/ * . . . * /围起来。

注释可以放在任何空白出现的位置(即注释不能放在标记内)上，且可以超过一行。

注释不能嵌套各单词的状态转换图（DFA图如下）词法结构见文件"globals.h"中。

（3）分析器：分析树结构见文件"globals.h"中。

C－的BNF语法如下：（4）代码设计说明：程序结构：语法分析函数parse通过调用词法分析函数getToken实现语法分析。

文件和函数的设计说明：文件main.c包含相应头文件，及main函数的实现；文件golbals.h包含符号表和分析数的数据结构及在其它文件中使用的变量；文件util.h 和util.c实现与词法分析和语法分析输出相关的函数printToken和printTree，以及分析树节点初始化相关的函数newStmtNode，newExpNode(Expkind)和copyString；文件scan.h 和scan.c实现词法分析，主要函数为getToken；文件parse.h 和parse.c 实现语法分析，函数为与文法规则对应的函数。

3.程序代码实现文件main.c代码如下：//实验建立C-编译器。

只含有scanner和parser部分。

#include"globals.h"#include "util.h"#include "scan.h"#include "parse.h"//全局变量和标志int lineno=0;FILE*source;FILE*listing;FILE*code;int EchoSource=TRUE;int TraceScan=TRUE;int TraceParse=TRUE;int Error=FALSE;int main(int argc,char*argv[]){TreeNode*syntaxTree;char pgm[120]; //代码文件名if(argc!=2){fprintf(stderr,"usage:%s C:\source.c \n",argv[0]);return -1;}strcpy(pgm,argv[1]);if (strchr(pgm,'.')==NULL){ strcat(pgm,".tny"); }source=fopen(pgm,"r");if(source==NULL){fprintf(stderr,"file %s not found \n",pgm);return -1;}listing=stdout;fprintf(listing,"\n C-COMPILATION: %s\n",pgm); // while (getToken()!=ENDFILE);EchoSource=FALSE;TraceScan=FALSE;syntaxTree=parse();if(TraceParse){ fprintf(listing,"\nSyntax tree\n:");printTree(syntaxTree);}fclose(source);return 0;}文件globals.h代码如下：#ifndef _GLOBALS_H_#define _GLOBALS_H_#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <ctype.h>#include <string.h>#ifndef FALSE#define FALSE 0#endif#ifndef TRUE#define TRUE 1#endif#define MAXRESERVED 6typedef enum{ENDFILE,ERROR,IF,ELSE,INT,RETURN,VOID,WHILE, //关键字ID,NUM,ASSIGN,EQ,LT,PLUS,MINUS,TIMES,OVER,LPAREN,RPAREN,SEMI,B T,LQ,BQ,UEQ,DOU,LZGH,RZGH,LDGH,RDGH,//特殊字符} TokenType;extern FILE* source ;extern FILE* listing;extern FILE* code;extern int lineno;//语法分析树typedef enum {Stmtk,Expk} Nodekind;typedef enum {IfK,ElseK,IntK,ReturnK,V oidK,WhileK,AssignK,HanK,HanshutiK} Stmtkind; typedef enum {Opk,Constk,Idk,Vark} Expkind;typedef enum {V oid,Integer,Boolean} ExpType;#define MAXCHILDREN 3typedef struct treeNode{struct treeNode*child[MAXCHILDREN];struct treeNode*sibling;int lineno;Nodekind nodekind;union {Stmtkind stmt; Expkind exp;} kind;union { TokenType op;int val;char*name;} attr;ExpType type;} TreeNode;extern int EchoSource;extern int TraceScan;extern int TraceParse;extern int Error;#endif文件util.h代码如下：#ifndef _UTIL_H_#define _UTIL_H_void printToken( TokenType, const char*) ;//为分析树TreeNode*newStmtNode(Stmtkind);TreeNode*newExpNode(Expkind);char*copyString( char*);void printTree( TreeNode*);#endif文件util.c代码如下：#include "globals.h"#include "util.h"void printToken( TokenType token, const char* tokenString ) { switch (token){ case IF:case INT:case ELSE:case VOID:case WHILE:fprintf(listing,"reserved word: %s\n",tokenString);break;case ASSIGN: fprintf(listing,"=\n"); break; case LT: fprintf(listing,"<\n"); break;case EQ: fprintf(listing,"==\n"); break;case LPAREN: fprintf(listing,"(\n"); break; case RPAREN: fprintf(listing,")\n"); break; case SEMI: fprintf(listing,";\n"); break;case PLUS: fprintf(listing,"+\n"); break;case MINUS: fprintf(listing,"-\n"); break; case TIMES: fprintf(listing,"*\n"); break; case OVER: fprintf(listing,"/\n"); break;case BT: fprintf(listing,">\n"); break;case LQ: fprintf(listing,"<=\n"); break;case BQ: fprintf(listing,">=\n"); break;case UEQ: fprintf(listing,"!=\n"); break;case DOU: fprintf(listing,",\n"); break;case LZGH: fprintf(listing,"[\n"); break;case RZGH: fprintf(listing,"]\n"); break;case LDGH: fprintf(listing,"{\n"); break;case RDGH: fprintf(listing,"}\n"); break;case ENDFILE: fprintf(listing,"EOF\n"); break; case NUM:fprintf(listing,"NUM, val= %s\n",tokenString);break;case ID:fprintf(listing,"ID, name= %s\n",tokenString);break;fprintf(listing,"ERROR: %s\n",tokenString);break;default: /* should never happen */fprintf(listing,"Unknown token: %d\n",token);}}TreeNode*newStmtNode(Stmtkind kind){TreeNode*p=(TreeNode*)malloc(sizeof(TreeNode));int k;if(p==NULL){ fprintf(listing,"out of memory error at line %d\n",lineno); } else{for(k=0;k<MAXCHILDREN;k++){ p->child[k]=NULL; }p->sibling=NULL;p->nodekind=Stmtk;p->kind.stmt=kind;p->lineno=lineno;}return p;}TreeNode*newExpNode(Expkind kind){TreeNode*p=(TreeNode*)malloc(sizeof(TreeNode));int k;if(p==NULL){ fprintf(listing,"out of memory error at line %d\n",lineno); } else{for(k=0;k<MAXCHILDREN;k++){ p->child[k]=NULL; }p->sibling=NULL;p->nodekind=Expk;p->kind.exp=kind;p->lineno=lineno;p->type=V oid;}return p;}char*copyString( char*s){int i;char*p;if(s==NULL){ return NULL; }i=strlen(s)+1;p=malloc(i);if(p==NULL){ fprintf(listing,"out of memory error at line %d\n",lineno); } else { strcpy(p,s); }return p;}static indentno=0;#define INDENT indentno+=2#define UNINDENT indentno-=2static void printSpace(void){int k;for(k=0;k<indentno;k++){ fprintf(listing," "); }}void printTree( TreeNode*t){ int i;INDENT;while(t!=NULL){printSpace();if(t->nodekind==Stmtk){switch (t->kind.stmt){case IfK:fprintf(listing,"If\n");break;case IntK:fprintf(listing,"Int\n");break;case V oidK:fprintf(listing,"V oid\n");break;case ReturnK:fprintf(listing,"Return\n");break;case WhileK:fprintf(listing,"While\n");break;case AssignK:fprintf(listing,"Assign to: %s\n",t->);break;case HanK:fprintf(listing,"Hanshu\n");break;case HanshutiK:fprintf(listing,"Hanshuti\n");break;default:fprintf(listing,"Unknown stmt kind\n");break;}}else if(t->nodekind==Expk){ switch (t->kind.exp){case Opk:fprintf(listing,"Op:");printToken(t->attr.op,"\0");break;case Constk:fprintf(listing,"Const: %d\n",t->attr.val);break;case Idk:fprintf(listing,"Id: %s\n",t->);break;case Vark:fprintf(listing,"Vark: %d\n",t->attr.val);break;default:fprintf(listing,"Unknown exp kind\n");break;}}else { fprintf(listing,"Unknown exp kind\n"); }for(i=0;i<MAXCHILDREN;i++){ printTree(t->child[i]); }t=t->sibling;}UNINDENT;}文件scan.h代码如下：#ifndef _SCAN_H_#define _SCAN_H_#define MAXTOKENLEN 40extern char tokenString[MAXTOKENLEN+1];TokenType getToken(void);#endif文件scan.c代码如下：#include"globals.h"#include "util.h"#include "scan.h"//DFA中的状态typedef enum{START,INID,INNUM,DONE,INASSIGN,INCOMMENT,ZHU,ZZHU} StateType;char tokenString[MAXTOKENLEN+1];#define BUFLEN 256 //代码文件的行数static char lineBuf[BUFLEN]; //保存当前行static int linepos=0; //lineBuf中的当前位置static int bufsize=0; //buffer 串的大小static int EOF_Flag=FALSE;//获取字符从lineBuf[BUFLEN]中static int getNextChar(void){if(!(linepos< bufsize)){lineno++; //新一行if(fgets(lineBuf,BUFLEN-1,source)) //取新一行{ if(EchoSource) fprintf(listing,"%4d: %s",lineno,lineBuf);bufsize=strlen(lineBuf);linepos=0;return lineBuf[linepos++]; //先返回lineBuf[linepos]，后linepos 加1.}else{ EOF_Flag=TRUE;return EOF;}}else return lineBuf[linepos++];}//没有取得字符。