do--while语句的翻译分析程序,采用LL(1)法,输出三地址

学号：0120510680422
课程设计
题目
学院计算机科学与技术
专业软件工程
班级软件0504
姓名周峰
指导教师李勇华
2008 年 6 月22 日
课程设计任务书
学生姓名：周峰专业班级：软件0505班
指导教师：李勇华工作单位：计算机科学与技术学院
题目: DO-WHILE循环语句的翻译程序设计（LL（1）法、输出三地址表示）初始条件：
理论：学完编译课程，掌握一种计算机高级语言的使用。

实践：计算机实验室提供计算机及软件环境。

如果自己有计算机可以在其上进行设计。

要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）
（1）写出符合给定的语法分析方法的文法及属性文法。

（2）完成题目要求的中间代码四元式的描述。

（3）写出给定的语法分析方法的思想，完成语法分析和语义分析程序设计。

（4）编制好分析程序后，设计若干用例，上机测试并通过所设计的分析程序。

（5）设计报告格式按附件要求书写。

课程设计报告书正文的内容应包括：1系统描述（问题域描述）；
2文法及属性文法的描述；
3语法分析方法描述及语法分析表设计；
4给出中间代码形式的描述及中间代码序列的结构设计；
5简要的分析与概要设计；
6详细的算法描述（流程图或伪代码）；
7给出软件的测试方法和测试结果；
8研制报告（研制过程，本设计的评价、特点、不足、收获与体会等）；
9参考文献（按公开发表的规范书写）。

时间安排：
设计安排一周：周1、周2：完成系统分析及设计。

周3、周4：完成程序调试及测试。

周5：撰写课程设计报告。

设计验收安排：16周的星期五第1节课开始到实验室进行上机验收。

设计报告书收取时间：17周的星期一上午10点。

指导教师签名： 2007年 5 月 20 日
系主任（或责任教师）签名： 2007年 5 月 20 日
DO-WHILE语句的翻译程序设计
(LL1文法输出3地址表达式)
1问题描述
1.1实验要求
按照课程设计的要求，写一个能识别while循环语句的文法，通过一定的变换使它符合LL(1)法的要求，然后按照这个文法编写一个程序，该程序能识别输入的语句是否符合while 语句的文法，或者能不能通过文法的开始符号推导出该语句。

该程序应该包括词法分析器，能对输入的语句进行词法分析，对输入的源程序从左到右进行扫描并将其分解为一个个的单词符号。

然后再对结果进行语法分析。

词法分析器应能识别关键字，标识符，常量，操作符等。

该程序的语法分析器能对输入的语法进行分析，判断输入语句能否满足while循环语句的文法。

如果不是则提示错误，如果满足while循环语句文法，判断是否符合LL(1)法，运用最左推导对其进行分析，看能否通过开始符号推导出来。

将语法和语义分析的结果用输出三地址形式表示出来。

1.2实验中所用概念
(1)词法分析：输入源程序，对构成源程序的字符串进行扫描和分解，识别出一个个的
单词符号：关键字while、标识符、常量、操作符等。

(2)语法分析：在词法分析的基础上，根据语法规则，把单词符号串分解成各类语法单
位。

(3)语义分析与中间代码产生：对语法分析所识别出的各类语法范畴，分析其含义，并
进行初步翻译(产生中间代码)。

(4)LL(1)文法：LL(1)文法是一种自上而下的语法分析方法。

对于产生式：A->a A->b，
当且仅当select(A->a)与select(A->b)相交为空时才为LL(1)文法。

(5)预测分析程序：实现LL(1)法分析的一种有效方法，使用一张预测分析表和一个栈进
行联合控制。

预测分析程序就是属于这种类型的LL(1)分析器。

2文法及属性文法的描述
2.1 do.. While 语句文法描述
G(s): S->do B while E,
B->b=a，
E->a>b|a<b|a=b。

非终结符集V N{S,B,E}
终结符集V*{ do,while,a，b,>,=,<}
First 集：
First（S）={do}；
First（B）={b}；
First（E）={a}；
Follow 集：
Follow(S)={#};
Follow(B)={while};
Follow(E)={#};
SELET 集：
Select(S-->do B while E)={do}；
Select(B->c:=a)={b}；
Select(E->a>b)={a};
Select(E->a=b)={a};
Select(E->a<b)={a};
预测分析表
do while a b > < = S -->do B while e
B -->b=a
E -->a>b|a<b|a=b
2.2属性文法描述
G(s): S->do B while E, {S.begin:=newlabel;
B.next:=S.begin;
E.true:=newlabel;
E.false:= S.next;
S.code:=gen(S.begin’:’) ‖B.code ‖E.code ‖
gen(E.true’:’) ‖gen(‘goto’S.begin) } B->c:=a { B.code:= ’c:=a’ }
E->a>b { E.code=gen(‘if’’a>b’’goto’ E.true) ‖
Gen(‘goto’ E.false) }
E->true {E.code:=gen(‘goto’ E.true) }
E->false {E.code:=gen(‘goto’ E.false) }
3语法分析方法及中间代码形式的描述3.1语法分析方法描述
LL1文法的定义：
First 集：
设G={V
T ,V
N
,S,P}是上下文无关文法
First(α)={a|α=>aβ,a∈V
T
,α,β∈V*}
若a=>ε，则规定ε∈First(α)，称为First(α)为α的开始符号集或首符号集。

FOLLOW 集：
设G={V
T ,V
N
,S,P}是上下文无关文法
FOLLOW(A)={a|S=>μAβ且a∈V
T ,a∈First(β),μ∈V*
T
,β∈V+ }
若S=>μAβ,且β=>ε,则#∈FOLLOW(A)
SELECT 集:
给定上下文无关文法的产生式A-->α A∈V
N
,α∈V* ,若α≠>ε,则SELECT(A-->α)=First(α)
如果α=>ε,则SELECT(A-->α)=(First(α)-{ε})U FOLLOW(A).
LL(1)文法:
一个上下文无关文法是LL(1)文法的充分必要条件是,对每个非终结符A的两个不同的产生式,A-->α A-->β,满足
SELECT(A-->α)∩SELECT(A-->β)= ф
其中α,β不能同时推导出空.
3.2 中间代码形式
三地址码是由下面一般形式的语句构成的序列：
x := y op z
其中，x y z为名字、常数或临时变量；op代表运算符号。

每个语句中只能有一个运算符。

三地址码类似于汇编语言代码。

语句可以带有符号标号，而且存在各种控制流语句，本程序输出中用到了：
复制语句x := y
条件转移语句if x relop y goto L //L为带标号L的三地址语句
无条件转移语句goto L //转移到标号为L的三地址语句。

4简要的分析与概要设计
4.1 基本框架
输入do while语句→词法分析→语法语义分析→输出三地址代码 4.2 构成图
4.2.1 主函数构成
词法分析
Main( )
语法语义分析
控制输出三地址码
4.2.2 语法分析函数构成
S
do B while E
b= a a>|<|=b
4.3 各个部分构成
整个工程分为四个部分,词法分析部分,和语法分析部分,具体函数执行部分,以及语义分析部分(最终部分在main函数中执行的)
Wordanalyze() ----- 程序的入口点，读入输入的待分析的字符串后,把其装入一给定数组,先进行词法分析，然后输出生成的词法分析结果。

ExpressionAnalyse() ----- 语法分析阶段,利用Wordanalyze() 中分析出的词法,进行语法分析.如果不是LL(1)文法则输出语法出错,仅对LL(1)文法的输入进行分析.
具体函数执行部分----- 定义了各种操作函数以方便调用,入读入输入的句字的函数,提
取字符函数,判断字符函数等等
语义分析式部分-------主函数中进行的输出,形式为给定句子的三地址表达式
5详细的算法描述
5.1词法分析的主要算法
int Wordanalyze(){
int jieshu=0; //词法分析没有结束
GetProgram(); //把源程序装入数组a
char word[MaxiWordLength]; //声明临时数组
while((chr=GetChr())!='\0')
{ if(!(Judge(chr)))
{break;} //跳过空格和回车取元素
x=0; word[x]='\0'; //清空
if(IsLetter(chr))
{ jieshu=1;
while(IsLetter(chr))
{Input(word,chr,x); //是字符就将其装入数组word
chr=GetChr(); }
if(chr=='>' || chr=='='||chr=='<')
nLength=nLength-1; //指向算符
word[x]='\0';
Save(word,x); //将关键字或标志符或算符装入Token }
else if(chr==">"|"<"|"=") //将>|<|=装入Token
{ Input(word,chr,x);
word[x]='\0';
Save(word,x); }
Else 出错 }
if(jieshu==1) //词法分析结束
{ Getcode();
for(int d=1;d<nTokenNumer;d++) //将标识符号替换成id { if(Token[d].ID==6)
{
strcpy(Token[d].b,"id");
} }
strcpy(Token[nTokenNumer].b,"#");
Token[nTokenNumer].ID=7;
}}
语法分析主要算法
int ExpressionAnalyse() //语法分析
{
strcpy(Ecode[Top++],"#"|"S"); //将#和S压栈
int FLAG=1; //语法分析未结束标志
while(FLAG)
{ int f1=0;
f1=panduanSEA();
分别把各个识别的符号压栈；
}
else {
int f2=0;
f2=EStrcmp();
if(f2==1) //识别出关键字
{ Pop();
nID=nID+1; }
Else 识别出"#"号结束此次分析
Else 语法出错
return 0; } }};}}
语义分析主要算法：
void main()
{ if(Wordanalyze()) //词法分析成功
{if(ExpressionAnalyse()) //语法分析也成功
{int i;
L[nL].add=nadd;
for(i=0;i<nL;i++)
{
if(strcmp(L[i].str,"while")==0)
{ 输出三地址表达式 } }} }}
具体执行函数：
Input函数：执行将各个字符压栈的功能
Getprogram函数：把输入的语句装入一数组，方便分析使用
ISletter函数：判断是否为字母
Judge(char& chr) 函数：判断是否分析到句子结尾
panduanSEA() 函数：识别非终结符
Pop()函数：用于执行出栈操作
Save(char* p,int x) 函数：把关键字或标识符装入指定数组
EStrcmp()函数：识别DO WHILE 关键字
6软件的测试方法和测试结果
6.1测试方法
在visual c++ 6.0 下调试并通过.输入不同的语句进行测试，测试的主要目的是看程序能否正确判断条件语句是否正确，赋值语句的格式有没有错误以及最后结果输出的三地址是否正确。

6.2测试结果
现用一下用例来测试本程序：
测试1：输入一个最简单的do while循环语句，正确输入看能否得出正确结果，程序运行结果如下：
测试2：输入一错误语句查看结果：如下
程序不支持FOR语句的循环，所以显示输入错误。

7研制报告
7.1研制过程
本次课程设计要求我用LL（1）分析法来翻译while循环语句，这就要求对编译原理语法分析方面有一定的了解，熟悉各种语法分析的方法，特别是本题中所要求的LL（1）法，需要弄清楚LL（1）法的概念，过程，需要注意的地方等。

另外还需要对编程语言联系，才能编出符合要求的程序。

看到题目以后，首先将编译原理书上相关知识仔细看了一遍，不清楚的地方搞清楚特别是关系程序设计的部分。

然后参阅了编译程序构造方面的书籍，对编译程序的实现有了一定的了解。

最后是从编程语言方面，根据编译原理方面的知识，找出实现课
程设计要求的解决方式，然后编写程序来实现。

编好以后，对其测试，找出其中存在的问题，
不过有些问题是因为本人水平有限，有些功能实现不了，根据课程设计要求检验程序，对程序进行相应的修改。

7.2 本设计的缺点
由于时间较短,编程者对编译原理的理解有限，还有就是编程能力有限，导致对课程设计要求的功能的实现会有些问题，可能某些情况考虑不到，或者处理得不合适。

另外为了简化程序而对while循环做出了若干限制,比如while循环语句中可以嵌套while，为了降低难度，所以取消了while的嵌套，因此降低了程序的通用性,使得本程序并不是对所有的语句都能分析正确。

.
7.3设计的体会和收获
课程设计是对我们动手解决实际问题的一种方式，对于我们熟悉所学过的知识具有很大的帮助，在这次课程设计中，我有很多收获。

首先,巩固了编译原理的知识。

为了做好这次课程设计,要求我必须重新复习一遍编译的课本,特别是需要实现的那部分原理。

除此之外,还有上网查询一些编译资料，和一些实际问题实现的例子，通过看别人实现的过程，学习实现的一些基本思路。

通过这次设计,我对整个编译程序的工作过程有了一个更立体的理解,清楚的了解了编译工作的五个阶段时如何衔
接成一个整体的。

这次编译原理课程设计的题目是用简单优先分析法进行DO-WHILE循环语句的语法分析,并输出三地址表达式.设计的特点是利用定义每个终极符和非终极符之间优先关系,来进行符号的移进与规约,如果栈顶符号优先级低于该单词，继续读入；若栈顶符号优先级高于或等于读入符号，则找句柄进行归约，找不到句柄就继续读入。

这样使得程序简化,只需定义一个栈用来存放移进的字符,然后用栈顶指针指向它后与待移进字符比较优先级即可,设计简单.此设计的严重不足是只能进行一个固定句子的词法与语法分析,因为在定义优先关系时已固定了DO,和WHILE的每个字符之间的优先关系,且赋值表达式和条件式也已固定,所以只能进行本程序已约定好的语句.最大的收获是在提出一个难题以后，如果能比较顺手的解决的话，那是一件比较开心的事。

只是有些时候越想问题就会越多，也越难解决，那就得慢慢调试，慢慢推导了。

相信只要想得出，就能调得出，当然耐心是很重要的，花在上面的时间也是要多一点的。

其次,通过本次课程设计检验了我的数据结构的知识。

因为在语法分析中需要用到数据结构的一些知识,这就敦促我去重新温习数据结构中相关的知识。

再次,本次课程设计对我的编程能力、程序设计能力的提高有很大的帮助。

在设计的过程中我体会到了一些程序设计的技巧。

比如说,在语法分析的时候,由于要分析的符号很多,整
个程序很复杂,在后期编译的时候无法发现是那个具体的位置出错,所以我给每个错误编了号,这样就可以很容易找到程序出错的位置，方便自己找到错误原因和改正。

另外在程序编写的过程中我们可以添加一些注释,不仅便于自己对程序结构的理解,而且当编译遇到错误时可以帮助我们找到出错的位置。

往往编写结束以后自己对整个程序也不是说完完全全了解，加注释是一个很好的习惯，增加程序的可读性。

还有一点就是,要注意程序实现的过程.在本次实验中,我并不是词法分析跟语法分析一起编写的,而是我先写了一个词法分析器,将它调试通过编译了,然后在写语法分析器,这样就可以避免词法分析和语法分析的结果混乱,影响最终结果。

8参考文献
(1)《编译原理》陈火旺、刘春林等著国防工业出版社2002.6
(2)《计算机编译原理—编译程序构造实践》张幸儿著科学出版社2005.7
(3)《C++ Primer》Stanley B.Lippman , Josee Lajoie 著；Barbara E .Moo 李师贤，蒋爱军
等人译。