GPJ_Pascal集成开发坏境_词法分析_语法分析_语义分析和中间代码生成

第16卷　增刊3 广西工学院学报 V ol.16　Sup3 2005年10月　JO U RN A L OF GU AN G XI U N IV ERSIT Y OF T ECHNO L OG Y Oct.2005文章编号:1004-6410(2005)S3-0083-04GPJ_Pascal集成开发坏境——词法分析、语法分析、语义分析和中间代码生成计算机科学与技术　011班　2001041148　张　弦指导教师:原庆能摘　要:G PJ_Pascal是P ASCA L的一个子集。

G PJ_P ascal集成开发环境是编辑、编译和执行GP J_Pascal程序的平台,具有可视化的用户界面。

本文主要介绍了GP J_P ascal编译器的构造,其中,词法分析器扫描源程序,根据语言的词法规则,分解和识别出每个单词,同时进行词法检查;语法分析器以词法分析器生成的符号表为基础,验证单词符号串序列是否是语言文法的一个句子;在分析过程中,符号表被频繁地用来建立表项、查找表项、填充和引用表项;语法分析子程序采用了自上而下的递归子程序法,在语法分析的同时,也根据程序的语义生成有利于程序移植的相应三元式代码,并提供了出错处理的机制。

GP J_P ascal编译器总体结构完整、清晰,含义明确、易读、易理解,出错少,可靠性大,并易于对G PJ_Pascal的词法和语法进行扩充。

关　键　词:词法分析;语法分析;符号表;三元式Abstract:GPJ_Pascal is a subset of Pascal.GPJ_Pascal Integ rated Developm ent Env ir onm ent is a platform w ith a visual user's interface,and the GPJ_Pascal pro gram can be edited,co mpiled and perform ed.In the paper,the structure o f the GPJ_Pascal compiler is mainly intr oduced,the lexer can scan the sour ce prog ram acco rding to the m orphology rule o f lang uag e w hich can decompose and disting uish ev ery w or d,and car ry out mor pholog y inspection at the sam e tim e;the parser is the basis o f the sym bol table generated by verify ing w hether a w ord sym bo l string is a sentence of the lang uage gramm ar o r not;in analysis process,the item is utilized to establish,seek,fill and reference for m frequently;the parse subprog ram has adopted top-botto m recursiv e subprog ram law while parsing,it also gener ates the corresponding triple code according to the semantic, w hich is helpful for prog ram transplant,and offers mistaken handle m echanism.The overall structure of the GPJ_Pascal co mpiler is com plete,distinct,clear m eaning,easily r eading and understanding,co mpiling fewer m istakes,big reliability,and easily ex panding the morpholog y and g rammar.Key words:lex er;par ser;symbol table;triple一、课题分析GPJ_Pascal是PASCAL的一个子集,包含了Pascal大部分的语法成分,能满足一般的编程需要。

GPJ_ Pascal集成开发环境课题主要是为了构建一个编辑、编译、调试和执行GPJ_PASCAL程序的平台,GPJ_ Pascal编译器能对GPJ_Pascal源程序进行正确的词法分析、语法分析和语义分析,若GPJ_Pascal源程序没有错误,将生成三元式代码;若GPJ_Pascal源程序有错,GPJ_Pascal编译器能正确指出错误位置及错误性质。

GPJ_Pascal编译器采用VC++作为开发工具。

二、总体设计编译器的结构可以按照预处理、词法分析、语法分析、语义分析与中间代码生成、代码优化、目标代码生图1　编译器系统图成这六个阶段划分模块,进行设计。

图1给出了编译器系统图。

在图中,虚线部分由小组另一位成员负责,实线部分由本人负责。

词法分析负责输入源程序,分析单词,输出单词符号。

语法分析负责对单词符号串进行分析,识别各类语法单位,最终判断输出串是否构成语法上正确的“程序”。

语义分析与中间代码生成部分按照语义规则对语句进行语义分析,并把语句翻译成一定形式的中间代码。

GPJ _Pascal 编译器以语法分析为核心,采用一遍扫描的方法,与多遍扫描方法相比,具有较高的编译效率。

三、详细设计(一)符号表详细设计符号表的作用是记录源程序中符号的必要信息,并加以合理组织,从而在编译器的各个阶段能对它们进行快速、准确的查找和操作。

将符号表设计为栈符号表,当新的名字出现总是从栈顶填入。

要执行查找操作时,从符号表的栈顶向底部搜索,这样可以保证优先查找最近出现的名字。

用间接方式安排符号表,即用一个独立的字符串数组,把所有标识符都存放在其中。

在符号表的主栏放一个指示器和一个整数,或者在主栏仅放一个指示器,在标识符前放一个整数。

指示器指出标识符在字符数组中的位置;整数代表标识符的长度。

在编译程序的工作过程中,每一遍所用的符号表会略有差别。

主栏和某些属性栏大多不会改变,但是另外的一些信息栏在不同的阶段有不同的内容。

在设计中,符号表分为三类:标识符类、数组类、块类。

在词法分析扫描到标识符时,要记录其名字。

针对常量标识符,要记录其值;变量标识符,要记录其地址;过程和数组标识符,要记录其地址和嵌套层差;数组标识符,还要记录其大小。

在进行语句识别的同时,记录关键字的类型以及地址,并且填入符号表中。

各项内容按照标识符类、数组类、块类分别存放。

在词法分析和语法分析的共同作用下,将不同类型的标识符存入符号表中,遇到数组时,只记录其层次,而它的具体内容记在数组符号表。

(二)输入预处理详细设计每当词法分析调用输入预处理时,它就处理出一串确定长度的输入字符,并将其装进词法分析所指定的缓冲区中。

词法分析可以在此缓冲区中直接进行单词符号的识别,而不必照管其它繁琐事务。

输入预处理程序从源程序中依次读入字符进行分析和处理。

它从源程序中一行一行的读入程序,进行第一遍分析,将分析后的结果输出,直到源程序中的每一行字符全部读完为止。

输入串放在一个缓冲区中,此区为输入缓冲区。

词法分析的工作是从这个缓冲区中进行单词符号的识别。

(三)词法分析详细设计词法分析的功能是输入源程序,输出单词符号。

单词符号是一个程序语言的基本语法符号。

GPJ _Pascal 语言的单词符号分为下列五种,其中关键字、运算符和界符都是确定的。

把词法分析安排成一个子程序,每当语法分析需要一个单词符号时就调用这个子程序,这样不必在文件中保存整个源程序的内码形式,减少编译程序的工作量。

在词法分析中,效率是很重要的,如果可能的话,在某种意义上构造的DFA 应最小。

自动机理论中有一个很重要的结果,即对于任何给定的DFA,都有一个含有最少量状态的等价的DFA,而且这个最小状态的DFA 是唯一的。

词法分析的DFA 如图2。

(四)语法分析详细设计GPJ _Pascal 语言文法是LL (1)文法,其FIRST 集合和FOLLOW 集合如表1所示(表中R 代表=、<>、<、≤、>、≥六个关系运算符)。

84广西工学院2005届优秀毕业设计(论文)摘要选编 2005年10月图2　扫描程序的DFA表1GPJ _Pascal 语言的FIRST 和FOLLOW 集合非终结符(S) FIRST (S) FOLLOW (S)程序体cons t var pr ocedu re iden t call if begin w hile .;语句iden t call b egin if w hile .;en d 条件odd +-(ident n umber th en do 表达式+-(ident numb er .;)R end then do 项iden t num ber (.;)R +-end then d o 因子iden t num ber (.;)R +-*/en d then do GPJ _Pascal 编译器采用自上而下递归下降的方法来设计。

自上而下的设计方法在问题的最抽象层次上,划分几个功能相对独立的子问题,而每个子问题还可以逐步补充,精细设计成更小的任务,每个任务意义单一,具有单一入口和出口,形成分层结构,使程序总体结构完整、清晰,含义明确、易读、易理解、出错少、可靠性大,并易于对GPJ _Pascal 的词法和语法进行扩充。

语法分析验证一个单词符号串序列是否是该语言文法的一个句子。

在需要一个单词符号时,就调用词法分析程序。

在语法分析的同时也根据程序的语义生成相应的代码,并提供出错处理的机制。

语法分析主要由分程序分析过程、常量定义分析过程、变量定义分析过程、语句分析过程、表达式处理过程、项处理过程、因子处理过程和条件处理过程构成。

这些过程在结构上构成一个嵌套的层次结构。

除此之外,还有出错报告过程、代码生成过程、测试单词合法性及出错恢复过程、登录符号表过程、查询名字表函数以及列出类PCODE 代码过程作为语法分析的辅助过程。

(五)语义分析和中间代码生成详细设计GPJ _Pascal 编译器将语义分析融入语法分析当中,在对语句进行语法分析的同时进行语义分析。

语义分析主要提供类型检查、控制流检查、一致性检查,相关名字检查和名字的作用域分析。