《编译原理》实验指导书

《编译原理》实验指导书

实验目的和内容

编译原理实验的目的是使学生将编译理论运用到实际当中，实现一个简单语言集的词法、语法和语义分析程序，验证实际编译系统的实现方法，并加深对编译技术的认识。

实验内容共需实现编译器的词法、语法和语义分析程序三个组成部分。要求学生必须完成每个实验的基本题目要求，有余力的同学可尝试实验的扩展要求部分。

实验报告

要求每人针对所完成的实验内容上交一份实验报告，其中主要包括三方面内容：1、实验设计：实验采用的实现方法和依据（如描述语言的文法及其机内表示，词分析

的单词分类码表、状态转换图或状态矩阵等，语法分析中用到的分析表或优先矩阵等，语法制导翻译中文法的拆分和语义动作的设计编写等）；具体的设计结果（应包括整体设计思想和实现算法，程序结构的描述，各部分主要功能的说明，法以及所用数据结构的介绍等）。

2、程序代码：实验实现的源程序清单，要求符合一般的程序书写风格，有详细的注释。

3、实验结果分析：自行编写若干源程序作为测试用例，对所生成的编译程序进行测试

（编译程序的输入与输出以文件的形式给出）；运行结果分析（至少包括一个正确和一个错误单词或语句的运行结果）；以及改进设想等。

注意事项

1、电子版实验报告和源程序在最后一次机时后的一周内上交。（每个同学上交一个压

缩文件，其命名格式为“学号_姓名.rar”，内含实验报告和一个命名为“源程序”

的文件夹。注意提交的源程序应是经过调试、测试成功的较为通用的程序，并应有相应的注释、运行环境和使用方法简介。）

2、不接受不完整的实验报告和没有说明注释的源程序，或者说明与程序、运行结果不

符合的作业。

特别鼓励：扩展题目

1、为亲身经历一个小型编译器的开发全过程，触摸一下与实际编译器开发相关的工作，

大家可以自由组成3人左右的小组，推举组长，模拟一个团队分工协作开发大型软件的实战环境，融入软件工程的思想规范和一般理论方法，初步体验从系统分析设计、编码测试到交付维护的一个完整编译器软件的开发过程。要求组长为每个小组成员分配主要负责的任务，完成相应的分析设计员、程序员和测试员等角色的工作，并以小组为单位提交一份实验报告和源程序，在报告封面上写明每个同学主要完成和负责的部分。

2、以组为单位完成的实验内容至少必须整合词法、语法和语义三个部分的实验，对于

选定的适当规模的文法（如C语言的一个大小适宜的子集），进行系统的总体设计、功能分析、编码测试等工作。完成一个从对源程序的词法分析开始，到中间代码生成的完整的编译器前端的开发，使所涉及到的编译系统的各个组成模块有机地衔接在一起，提交一份完整的实验报告和源程序，并将以下几个方面描述清楚：

1）任务概述

2）系统的设计

3）系统实现（包括必要的框图，各.h和.c文件说明，所有函数功能的说明，数据结构、各种表格、变量等的说明，以及函数调用关系图等）

4）系统工作过程及运行说明（使用操作指南）

5）源程序清单（要求有详细注释）和实例程序运行结果

6）体会和讨论

3、实验题目

1）参考题目：在词法、语法和语义三个基本实验题目的基础上，完成以下扩展部分的要求：实验一：

（1）扩充关键字的数目、增加单词类别（如分界符、逻辑运算符等）、将常数分成字符串常量、整型常量和实型常量等；添加词法分析中单词出错的位置、加细错误类型的检查以

及删除注释部分等；并考虑如何在词法分析阶段建立变量名表和常数表，以备后续的编

译过程查询。

（2）选作：识别一个程序设计语言（如C语言）所有单词的词法分析程序设计。建议自学LEX系统。

实验二：

（1）完成以下文法G[<复合语句>]的两种典型的语法分析程序的设计与实现。

G[<复合语句>]：

<复合语句> → begin<语句表>end

<语句表> → <语句>|<语句>;<语句表>

<语句> → <赋值语句>

<赋值语句> → <变量>:=<算术表达式>

<算术表达式> → <项> | <算术表达式>+<项> | <算术表达式>-<项>

<项> → <因式> | <项>*<因式> | <项>/<因式>

<因式> → <变量> | <常数> | (<算术表达式>)

<变量> → <标识符>

<标识符> → <标识符> <字母> | <标识符> <数字> | <字母>

<常数> → <整数> | <浮点数>

<整数> → <数字> | <数字> <整数>

<浮点数> →• <整数> | <整数> • <整数>

<字母> → A|B|C|…|X|Y|Z|a|b|c|…|x|y|z

<数字> → 0|1|2|…|9

（2）在所给文法G[<复合语句>]的基础上，适当扩大分析对象，增加功能。如赋值语句的左部不再只局限于简单变量，还可以是下标变量等；右部的算术表达式中可以包括函数调

用、数组元素等。除赋值语句外，还可进一步选择高级语言的其它语法结构类型，如流

程控制语句、子程序结构语句、说明语句等。语法分析的结果以语法树的形式输出，并

显示分析过程的信息（如分析栈、符号栈、当前应被归约的最左子串、归约后所得的符

号等）。

（3）增强错误检查和处理能力。例如，当输入的源程序存在错误时，把所发现的每一处错误的性质（错误编码）和位置填入一张表中，以备以后输出之用；同时再跳过错误所在的

语法范畴（如单词、表达式、语句等），继续对输入串的后续部分进行编译。至于对错

误的具体处理措施应结合所采用的语法分析方法，以LR分析为例，可对LR分析表中