简单编译器课程报告

课程设计报告题目简单编译器一、课程设计的目的1.在理解编译原理相关理论的基础上，要求用C++语言描述及上机调试，实现一个小编译器（包括符号表的构造，词法分析，语法分析，语义分析，目标代码生成等重要子程序，其中词法分析、语法分析及语义分析功能必须完成），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。

2.用C或C++语言描述实现一个小编译器程序（包括符号表的构造，词法分析，语法分析，中间代码产生，优化，目标代码生成等重要子程序），将理论与实际应用结合起来。

达成如下目标：（1）针对所选择的题目进行功能需求分析；（2）设计合理的数据结构和程序框架或流程；（3）采用模块化编程，各级功能均以可读性好的子程序实现；（4）程序功能齐全，能正确运行，且对不同测试样例能成功分析；（5）最终提交格式规范且内容详实的课程设计报告。

3.系统要求硬件环境：WindowsXP/Win7操作系统软件环境：Microsoft visual C++6.04.小组成员：戴艮，卢斌，邹宏文，彭振东二、课程设计的任务（1）设计符号表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。

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）。

（3）语法分析器要求用预测分析法、递归下降分析法、算符优先分析法、SLR分析法（几种方法任选），实现对表达式、各种说明语句、控制语句进行语法分析。

（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。

三、课程设计要求样本语言为C++语言，实现简单的编译器，其中基本的语句要求必须实现，其余部分可根据自己的实际情况选择实现。

对主要代码给予解释和理解注释，各函数和过程应有简要描述，有功能说明，有入口和出口参数说明。

四、简单编译器的实现流程图五、课程设计的详细过程（语法分析器个人模块）1.实验目的编制一个递归下降分析程序，实现对词法分析程序所提供的单词序列的语法检查和结构分析。

2.实验要求利用C语言编制递归下降分析程序，并对简单语言进行语法分析。

2.1 待分析的简单语言的语法用扩充的BNF表示如下：⑴<程序>：：=begin<语句串>end⑵<语句串>：：=<语句>{；<语句>}⑶<语句>：：=<赋值语句>⑷<赋值语句>：：=ID：=<表达式>⑸<表达式>：：=<项>{+<项> | -<项>}⑹<项>：：=<因子>{*<因子> | /<因子>⑺<因子>：：=ID | NUM | （<表达式>）2.2 实验要求说明输入单词串，以“#”结束，如果是文法正确的句子，则输出成功信息，打印“success”，否则输出“error”。

例如：输入 begin a:=9; x:=2*3; b:=a+x end #输出 success！输入 x:=a+b*c end #输出 error2.3 语法分析程序的算法思想（1）主程序示意图如图2-1所示。

图2-1 语法分析主程序示意图（2）递归下降分析程序示意图如图2-2所示。

（3）语句串分析过程示意图如图2-3所示。

图2-3 语句串分析示图2-2 递归下降分析程序示意图（4）statement 语句分析程序流程如图2-4、2-5、2-6、2-7所示。

图2-4 statement 语句分析函数示意图 图2-5 expression 表达式分析函数示意图图2-7 factor 分析过程示意图主要代码： #include "stdio.h" #include "stdlib.h" #include<iostream.h> #include<stdlib.h>char data[20][20]; //算符优先关系 char s[100]; //模拟符号栈s char lable[20]; //文法终结符集char input[100]; //文法输入符号串char string[20][10]; //用于输入串的分析int k;char a;int j;char q;int r; //文法规则个数int r1; //转化后文法规则个数char st[10][30]; //用来存储文法规则char first[10][10]; //文法非终结符FIRSTVT集char last[10][10]; //文法非终结符LASTVT集int fflag[10]={0}; //标志第i个非终结符的FIRSTVT 集是否已求出int lflag[10]={0}; //标志第i个非终结符的LASTVT集是否已求出int deal(); //对输入串的分析int zhongjie(char c); //判断字符c是否是终结符int xiabiao(char c); //求字符c在算符优先关系表中的下标void out(int j,int k,char *s); //打印s栈void firstvt(char c); //求非终结符c的FIRSTVT集void lastvt(char c); //求非终结符c的LASTVT集void table(); //创建文法优先关系表void prtfun(char biao[10][10]); //打印firstvt或者lastvt集void yffx(){int i,j,k=0;cout<<"请输入文法规则数："<<endl;scanf("%d",&r);cout<<"请输入文法规则：\n"<<endl;for(i=0;i<r;i++){scanf("%s",st[i]); //存储文法规则，初始化FIRSTVT集和LASTVT集 first[i][0]=0; //first[i][0]和last[i][0]分别表示st[i][0]非终结符的FIRSTVT集和LASTVT集中元素的个数*/last[i][0]=0;}for(i=0;i<r;i++) //判断文法是否合法{for(j=0;st[i][j]!='\0';j++){if(st[i][0]<'A'||st[i][0]>'Z') //判断首字母若不是非终结符 { cout<<"不是算符文法!\n"<<endl;exit(-1);}if(st[i][j]>='A'&&st[i][j]<='Z') //判断两个非终结符相连{if(st[i][j+1]>='A'&&st[i][j+1]<='Z'){ cout<<"不是算符文法!\n"<<endl;exit(-1);}}}}for(i=0;i<r;i++){for(j=0;st[i][j]!='\0';j++){if((st[i][j]<'A'||st[i][j]>'Z')&&st[i][j]!='-'&&st[i][j]!='>'&&st[i][ j]!='|')lable[k++]=st[i][j];}}lable[k]='#';lable[k+1]='\0';table();cout<<"每个非终结符的FIRSTVT集：\n"<<endl;//输出每个非终结符的FIRSTVT 集prtfun(first);cout<<"每个非终结符的LASTVT集：\n"<<endl;//输出每个非终结符的LASTVT 集prtfun(last);cout<<"算符优先分析表:\n"<<endl;for(i=0;lable[i]!='\0';i++)cout<<lable[i]<<endl; //打印优先关系矩阵第一行for(i=0;i<k+1;i++){printf("%c\t",lable[i]); //打印优先关系矩阵第一列元素for(j=0;j<k+1;j++){printf("%c\t",data[i][j]); //打印每一列的优先关系}printf("\n");}cout<<"请输入文法,输入符号串以#结束:"<<endl;scanf("%s",input); //接受输入分析串deal();}void prtfun(char biao[10][10]) //打印firstvt或者lastvt集{int i,j;for(i=0;i<r;i++){printf("%c: ",st[i][0]); //输入对应非终结符for(j=0;j<biao[i][0];j++){printf("%c ",biao[i][j+1]);}printf("\n");}}void table() //创建文法优先关系表{char text[20][10];int i,j,k,t,l,x=0,y=0;int m,n;x=0;for(i=0;i<r;i++){ firstvt(st[i][0]); //求对应非终结符的FIRSTVT集 lastvt(st[i][0]); //求对应非终结符的LASTVT集}for(i=0;i<r;i++) //过滤文法规则中的"|"{ text[x][y]=st[i][0];y++;for(j=1;st[i][j]!='\0';j++){if(st[i][j]=='|'){text[x][y]='\0'; //将"|"前部分作为一条规则x++;y=0;text[x][y]=st[i][0]; //将"|"后部分作为另一条规则 y++;text[x][y++]='-';text[x][y++]='>';}else{text[x][y]=st[i][j];y++;}}text[x][y]='\0';x++;y=0;}cout<<"转化后的文法:\n"<<endl;for(i=0;i<x;i++) //输出转化后的文法规则串{printf("%s\n",text[i]);}for(i=0;i<x;i++) //求每个终结符的推导结果(去掉"->"后的转化文法，用于最后的规约){ string[i][0]=text[i][0];for(j=3,l=1;text[i][j]!='\0';j++,l++)string[i][l]=text[i][j];string[i][l]='\0';}for(i=0;i<x;i++){for(j=1;text[i][j+1]!='\0';j++){if(zhongjie(text[i][j])&&zhongjie(text[i][j+1])) //求"="关系{m=xiabiao(text[i][j]);n=xiabiao(text[i][j+1]); //求终结符在优先关系表中的下标data[m][n]='=';}if(text[i][j+2]!='\0'&&zhongjie(text[i][j])&&zhongjie(text[i][j+2])&& !zhongjie(text[i][j+1])) //求"="关系m=xiabiao(text[i][j]);n=xiabiao(text[i][j+2]);data[m][n]='=';}if(zhongjie(text[i][j])&&!zhongjie(text[i][j+1])){for(k=0;k<r;k++){if(st[k][0]==text[i][j+1])break;}m=xiabiao(text[i][j]);for(t=0;t<first[k][0];t++) //求"<"关系{n=xiabiao(first[k][t+1]);data[m][n]='<';}}if(!zhongjie(text[i][j])&&zhongjie(text[i][j+1])) //求">"关系 {for(k=0;k<r;k++){if(st[k][0]==text[i][j])break;}n=xiabiao(text[i][j+1]);for(t=0;t<last[k][0];t++){m=xiabiao(last[k][t+1]);data[m][n]='>';}}}}m=xiabiao('#');for(t=0;t<first[0][0];t++){n=xiabiao(first[0][t+1]);data[m][n]='<';}n=xiabiao('#');for(t=0;t<last[0][0];t++){m=xiabiao(last[0][t+1]);data[m][n]='>';}data[n][n]='=';}void firstvt(char c) //求FIRSTVT集{int i,j,k,m,n;for(i=0;i<r;i++){if(st[i][0]==c)break;}if(fflag[i]==0){n=first[i][0]+1;m=0;do{ if(m==2||st[i][m]=='|'){if(zhongjie(st[i][m+1])){first[i][n]=st[i][m+1];n++;}else{ if(zhongjie(st[i][m+2])){first[i][n]=st[i][m+2];n++;}if(st[i][m+1]!=c){firstvt(st[i][m+1]);for(j=0;j<r;j++){ if(st[j][0]==st[i][m+1])break;}for(k=0;k<first[j][0];k++){int t;for(t=0;t<n;t++){if(first[i][t]==first[j][k+1]) break;}if(t==n){first[i][n]=first[j][k+1];n++;}}}}}m++;}while(st[i][m]!='\0');first[i][n]='\0';first[i][0]=--n;fflag[i]=1;}}void lastvt(char c) //求LASTVT集{int i,j,k,m,n;for(i=0;i<r;i++){if(st[i][0]==c)break;}if(lflag[i]==0){n=last[i][0]+1;m=0;do{if(st[i][m+1]=='\0'||st[i][m+1]=='|') {if(zhongjie(st[i][m])){last[i][n]=st[i][m];n++;}else{if(zhongjie(st[i][m-1])){last[i][n]=st[i][m-1];n++;}if(st[i][m]!=c){lastvt(st[i][m]);for(j=0;j<r;j++){if(st[j][0]==st[i][m])break;}for(k=0;k<last[j][0];k++){int t;for(t=0;t<n;t++){if(last[i][t]==last[j][k+1])break;}if(t==n){last[i][n]=last[j][k+1];n++;}}}}}m++;}while(st[i][m]!='\0');last[i][n]='\0';last[i][0]=--n;lflag[i]=1;}}int deal() //对输入串的分析{int i,j;int x,y;int z; //输入串的长度k=1;s[k]='#'; //栈置初值for(i=0;input[i]!='\0';i++); //计算输入串的长度z=i--;i=0;while((a=input[i])!='\0'){if(zhongjie(s[k]))j=k;elsej=k-1;x=xiabiao(s[j]);y=xiabiao(a);if(data[x][y]=='>'){out(1,k,s);printf("%c",a);out(i+1,z,input);printf("归约\n");do{q=s[j];if(zhongjie(s[j-1]))j=j-1;else j=j-2;x=xiabiao(s[j]);y=xiabiao(q);}while(data[x][y]!='<');int m,n,N;for(m=j+1;m<=k;m++){for(N=0;N<r1;N++)for(n=1;string[N][n]!='\0';n++) {if(!zhongjie(s[m])&&!zhongjie(string[N][n])){if(zhongjie(s[m+1])&&zhongjie(string[N][n+1])&&s[m+1]==string[N][n+1]){s[j+1]=string[N][0];break;}}elseif(zhongjie(s[m]))if(s[m]==string[N][n]){s[j+1]=string[N][0];break;}}}k=j+1;if(k==2&&a=='#'){out(1,k,s);cout<<a<<endl;out(i+1,z,input);cout<<"End\n"<<endl;cout<<"输入串符合文法的定义！"<<endl;return 1; //输入串符合文法的定义 }}elseif(data[x][y]=='<'||data[x][y]=='='){ //移进 out(1,k,s);printf("%c",a);out(i+1,z,input);printf("移进\n");k++;s[k]=a;i++;}else{printf("\nflase");return 0;}}printf("\nflase");return 0;}void out(int j,int k,char *s){int n=0;int i;for(i=j;i<=k;i++){printf("%c",s[i]);n++;for(;n<15;n++){printf(" ");}}int xiabiao(char c) //求字符c在算符优先关系表中的下标{int i;for(i=0;lable[i]!='\0';i++){if(c==lable[i])return i;}return -1;}int zhongjie(char c) //判断字符c是否是终结符{int i;for(i=0;lable[i]!='\0';i++){if(c==lable[i])return 1;}return 0;}（2）运行结果分析：输入begin a:=9; x:=2*3; b:=a+x end # 后输出success！如图4-1所示：图4-1输入x:=a+b*c end # 后输出error 如图4-2所示：图4-2六、课程设计小结通过对编译器的设计实现，一方面再次熟悉了C++语言的编程方法及思想，另一方面加深了而对所学编译知识的掌握和理解，也深刻的理解了编译器的思想和实现方法；从词法分析到语法分析，再到语义分析，整个独立而又紧密联系的环节，紧紧相扣，整体的实现理解的更加透彻。