一个简单文法的编译器前端的设计与实现
C语言编译器前端的设计与实现 实训报告
第 1 章 绪论
1.1 C 语言及编译器概述
C 语言是在 70 年代初问世的。一九七八年由美国电话电报公司(AT&T)贝尔实验室正式 发表了 C 语言。同时由 B.W.Kernighan 和 D.M.Ritchit 合著了著名的“THE C PROGRAMMING LANGUAGE”一书。通常简称为《K&R》，也有人称之为《K&R》标准。但是，在《K&R》中并 没有定义一个完整的标准 C 语言，后来由美国国家标准学会在此基础上制定了一个 C 语言 标准，于一九八三年发表。通常称之为 ANSI C。C 语言是一种结构化语言。它层次清晰， 便于按模块化方式组织程序，易于调试和维护。C 语言的表现能力和处理能力极强。它不仅 具有丰富的运算符和数据类型，便于实现各类复杂的数据结构。它还可以直接访问内存的 物理地址，进行位(bit)一级的操作。由于 C 语言实现了对硬件的编程操作，因此 C 语言集 高级语言和低级语言的功能于一体。既可用于系统软件的开发，也适合于应用软件的开发。 此外，C 语言还具有效率高，可移植性强等特点。因此广泛地移植到了各类各型计算机上， 从而形成了多种版本的 C 语言。
2.3.1 自顶向下的语法分析...........................................................................................5 2.3.2 自底向上的语法分析...........................................................................................5 2.4 语义分析.........................................................................................................................6 2.5 符号表.............................................................................................................................6 2.6 类型检查.........................................................................................................................7 第 3 章 系统详细设计..................................................................................................................8 3.1 系统设计基本思路.........................................................................................................8 3.2 词法分析模块设计.........................................................................................................8 3.3 语法分析模块设计.......................................................................................................11 3.4 语义分析模块设计.......................................................................................................14 第 4 章 结束语............................................................................................................................16 参考文献...................................................................................................................................... 16 附录： 附录 1：词法分析核心代码............................................................................................17 附录 2：语法分析核心代码............................................................................................18
编译原理期末考试试题及答案
编译原理期末考试试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 编译器的前端主要负责以下哪项工作？A. 代码优化B. 目标代码生成C. 词法分析和语法分析D. 运行时支持2. 词法分析器的主要任务是什么？A. 识别语法结构B. 识别词法单元C. 构建语法树D. 代码优化3. 语法分析中，使用哪种方法可以避免回溯？A. 递归下降分析B. LR分析C. LL分析D. 自顶向下分析4. 下列哪个选项不是中间代码的形式？A. 三地址代码B. 四元组C. 抽象语法树D. 汇编语言5. 代码优化的目标不包括以下哪项？A. 提高代码执行速度B. 减少程序占用的内存C. 增加程序的可读性D. 减少程序的执行时间二、简答题（每题10分，共30分）1. 简述编译器的主要组成部分及其功能。
2. 解释什么是语法制导翻译，并举例说明其在编译过程中的应用。
3. 描述静态作用域规则和动态作用域规则的区别。
三、计算题（每题15分，共30分）1. 给定一个简单的算术表达式 `3 + (4 * 5) - 2`，请使用逆波兰表示法表示，并说明其转换过程。
2. 假设有一个简单的文法如下：```S -> A BA -> a A | εB -> b B | ε```请写出使用该文法生成字符串 "ab" 的所有派生树。
四、论述题（每题20分，共20分）1. 论述编译器中代码优化的重要性，并举例说明常见的优化技术。
参考答案一、选择题1. C2. B3. B4. D5. C二、简答题1. 编译器的主要组成部分包括前端、中端和后端。
前端负责词法分析和语法分析，中端进行语义分析和中间代码生成，后端则负责代码优化和目标代码生成。
2. 语法制导翻译是一种基于文法规则的翻译技术，它将源程序的语法结构映射到相应的语义操作上。
例如，在编译过程中，语法制导翻译可以用于将源代码中的条件语句转换为中间代码中的跳转指令。
3. 静态作用域规则是指变量的作用域在编译时确定，而动态作用域规则是指变量的作用域在运行时确定。
编译程序构造原理和实现技术
编译程序构造原理和实现技术1.什么是编译程序编译程序是一种将源代码翻译成目标代码的程序。
编译程序的主要目的是将源代码转换成机器可以执行的指令，这样计算机就能够正确地执行源代码的功能。
编译程序的工作过程一般包括词法分析、语法分析、语义分析、代码生成和代码优化等几个阶段。
2.编译程序构造原理编译程序的构造原理主要涉及到编译原理、计算机组成原理和数据结构等学科的知识。
在编译程序的构造中，最关键的是语法分析和代码生成。
2.1语法分析语法分析就是对源代码进行词法分析、语法分析和语义分析等处理，将源代码转换成语法树或抽象语法树。
语法树可以帮助编译器识别代码的结构，为后面的代码生成提供有用的信息。
在语法分析中，编译器需要实现一些类似递归下降分析和LR分析的算法，以实现对源代码的解析。
语法树和抽象语法树还可以用来进行代码调试和优化。
2.2代码生成代码生成是将语法树或抽象语法树转换成目标代码的过程。
在这个过程中，编译器需要实现目标代码的生成和优化。
目标代码生成的具体方式取决于编译器的实现以及编译器的目标平台。
3.实现编译程序的技术在实现编译程序时，需要借助一些工具和技术。
下面介绍一些常用的编译程序实现技术。
3.1词法分析器和解析器生成器词法分析器和解析器生成器是实现编译器的重要工具。
它们通常可以根据语法规则自动生成针对特定语言的词法分析器和解析器，这极大地简化了编译器的实现和维护。
在词法分析和解析器生成器中，Flex和Bison是两个常用的工具。
其中Flex是一个用来生成词法分析器的工具，而Bison是一个用来生成解析器的工具。
3.2代码生成器代码生成器是实现编译器的另一个重要工具。
在代码生成器中，通常会实现许多针对不同目标平台的编译器前端，以帮助开发人员快速生成高效的目标代码。
在代码生成器中，常用的工具有LLVM和GCC等。
其中LLVM是一个开源的编译器框架，支持多种语言，可以用来构建可扩展的编译器前端和后端。
编译器设计与实现技术研究
编译器设计与实现技术研究随着计算机软硬件的不断更新，编译器作为一个重要的软件工具，也不断地发展和完善。
编译器是一种将高级语言代码转换成低级代码的程序，它可以将程序员编写的高级语言代码翻译成机器能够识别的汇编代码或者机器语言代码。
编译器的设计和实现技术对于软件开发有着至关重要的作用。
1.编译器的基本工作原理编译器的基本工作原理是将高级语言代码逐步解析成机器能够识别的低级代码。
首先，编译器将高级语言代码进行词法分析，将语句中的标识符、关键字、运算符等转换成对应的记号。
接着，编译器将这些记号进行语法分析，转换成语法树。
语法树表示了给定程序的语法结构，是编译器生成中间代码的重要依据。
编译器根据语法树生成中间代码，并对中间代码进行优化。
最后，编译器将优化后的中间代码转换成机器能够识别的机器码或者汇编代码。
2.编译器的设计与实现技术编译器的设计与实现技术主要包括以下几个方面：2.1.词法分析器词法分析器用于将高级语言代码转换成标记流。
它的主要任务是将输入的文本流转换为一个个逐个扫描的Token 序列，将每个Token 分类为特定的Token 类型，如标识符、关键字、运算符等。
常见的词法分析器生成器有 Flex 和 Lex。
2.2.语法分析器语法分析器用于将标记流转变成一棵语法树。
语法分析器的主要任务是将从词法分析器得到的Token 序列转换成一棵语法树，在语法树上进行语义分析和优化。
常见的语法分析器生成器有 Bison 和 Yacc。
2.3.中间代码生成器中间代码生成器用于将语法树转换成中间代码。
中间代码生成器的主要任务是将语法分析器生成的语法树转换成中间代码。
中间代码表示高级语言代码的语义，是生成目标代码的中间步骤。
常见的中间代码有三地址码、四元式、抽象语法树等。
2.4.中间代码优化器中间代码优化器用于对中间代码进行优化。
中间代码优化器的主要任务是提高目标代码的性能、减小目标代码的大小以及提高编译器的运行效率。
编译器实验报告
编译器实验报告编译器实验报告引言编译器是计算机科学中的重要组成部分，它将高级语言代码转换为机器语言代码，使计算机能够理解和执行人类可读的指令。
在本次实验中，我们将设计和实现一个简单的编译器，以加深对编译原理和计算机体系结构的理解。
一、背景知识1.1 编译器的基本原理编译器主要由两个阶段组成：前端和后端。
前端负责将源代码转换为中间代码，后端则将中间代码转换为目标机器代码。
1.2 词法分析词法分析是编译器的第一个阶段，它将源代码分解为一个个词法单元，如标识符、关键字、运算符等。
词法分析器通过正则表达式和有限自动机来实现。
1.3 语法分析语法分析是编译器的第二个阶段，它将词法单元按照语法规则组织成语法树。
语法分析器通常使用上下文无关文法和递归下降分析来实现。
二、实验设计2.1 实验目标本次实验的目标是设计一个简单的编译器，能够将一种自定义的高级语言转换为目标机器代码。
我们选取了一种类C语言的语法作为实验对象。
2.2 实验流程首先，我们需要编写词法分析器，将源代码分解为词法单元。
然后，我们使用语法分析器将词法单元组织成语法树。
接下来，我们需要进行语义分析，检查代码是否符合语义规则。
最后，我们将中间代码转换为目标机器代码。
三、实验过程3.1 词法分析在词法分析阶段，我们使用正则表达式和有限自动机来实现词法分析器。
我们定义了一系列正则表达式来匹配不同的词法单元，如标识符、关键字、运算符等。
通过扫描源代码，词法分析器能够将源代码分解为一个个词法单元。
3.2 语法分析在语法分析阶段，我们使用上下文无关文法和递归下降分析来实现语法分析器。
我们定义了一系列文法规则来描述语法结构，如函数声明、条件语句、循环语句等。
语法分析器能够将词法单元组织成语法树。
3.3 语义分析在语义分析阶段，我们检查代码是否符合语义规则。
例如，我们检查变量是否声明过、函数是否调用正确等。
如果发现错误，我们将生成错误信息并终止编译过程。
3.4 代码生成在代码生成阶段，我们将中间代码转换为目标机器代码。
编译技术原理及其实现方法
编译技术的分类
前端技术
前端技术是指将源代码转换成中间代码的过程， 包括词法分析、语法分析、语义分析等阶段。
后端技术
后端技术是指将中间代码转换成机器码的过程， 包括优化、代码生成等阶段。
解释器技术
解释器技术是指直接解释执行源代码的技术，不 需要将源代码转换成中间代码或机器码。
02
编译技术原理
词法分析
优化的目标是减少计算开销、减少内 存访问次数、提高指令级并行度等， 以提高程序的运行效率。
目标代码生成
01
目标代码生成是编译过程的最后一步，其任务是将中间代码转 换为特定机器上的目标代码。
02
目标代码是与特定机器相关的低级代码，可以直接被计算机硬
件执行。
目标代码生成器通常会考虑指令选择、寄存器分配、内存访问
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详细描述
语法制导的编译器设计方法将语法分析结果与语义分析、代码生成等过程相结合，实现编译器的整体 设计。它通过将语法规则与语义动作相关联，在语法分析过程中直接生成目标代码或中间代码，简化 了编译器的设计过程，提高了编译器的效率和可靠性。
04
编译技术的应用与挑战
编译技术在软件工程中的应用
代码优化
编译技术可以对源代码进行优化，提高程序的运行效率，减少资 源消耗。
编译技术的作用是将人类可读的源代 码转化为计算机可执行的机器码，实 现程序的自动化运行。
编译技术的历史与发展
编译技术的起源
编译技术的起源可以追溯到20世纪50年代，当时计算机程序 设计刚刚起步，人们需要将手写的程序代码转换成机器码。
编译技术的发展
随着计算机技术的不断发展，编译技术也在不断进步和完善 。现代编译器已经能够处理更复杂的高级语言，并提供了更 多的优化和调试功能。
编译原理课程设计___C语言编译器的实现
扬州大学编译原理课程设计学号：*********姓名：专业：计算机科学与技术课程：编译原理指导教师：***目录一．程序简介与分析---------------------------------------------------------3 二．程序适用范围-----------------------------------------------------------3 三．词法分析---------------------------------------------------------------3 四．语法分析---------------------------------------------------------------4 五．语义分析和中间代码生成------------------------------------------------10 六．代码生成--------------------------------------------------------------12 七．流程图----------------------------------------------------------------13 八．实现------------------------------------------------------------------14 九．程序运行结果----------------------------------------------------------14 十．总结------------------------------------------------------------------18 十一.附录（源程序）--------------------------------------------------------18简单的编译程序设计一．程序简介与分析本程序由四个部分组成：词法分析子程序，语法分析子程序，语义分析子程序，目标代码生成程序。
如何进行编译器设计和解释器开发
如何进行编译器设计和解释器开发编译器和解释器是软件开发中非常重要的工具，它们用于将源代码转换为可以被计算机执行的机器码或者解释执行源代码。
编译器是将源代码一次性地转换为目标代码，而解释器是逐行地解释源代码并执行相应的操作。
本文将介绍编译器的设计和解释器的开发过程，并提供一些实用的技巧和建议。
一、编译器设计编译器设计是一个复杂的任务，需要掌握词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成等多个环节。
下面是编译器设计的一般流程：1.词法分析：将源代码分解为一个个token，例如关键词、标识符、数字、操作符等。
可以使用正则表达式或者有限状态自动机来进行词法分析。
2.语法分析：根据语法规则将token组成一个个语法结构，例如函数、表达式、语句等。
可以使用上下文无关文法和语法分析算法（如LL(1)或者LR(1)）来进行语法分析。
3.语义分析：对语法结构进行语义检查，例如类型检查、作用域检查、类型转换等。
在这一阶段还可以进行符号表的构建，用于保存变量和函数的信息。
4.中间代码生成：将源代码转换为一种中间表示形式，通常是一个抽象的指令序列，例如三地址码、虚拟机指令、中间表达式等。
中间代码的生成可以使用递归下降、语法制导翻译或者语法制导翻译的变体等方法。
5.代码优化：对中间代码进行优化，以提高代码的执行效率和减小代码的体积。
常见的优化技术包括常量折叠、公共子表达式消除、死代码删除、循环优化等。
6.目标代码生成：将中间代码转换为目标机器的机器码或者汇编代码。
目标代码生成可以分为两个阶段：指令选择（选择适合目标机器的指令）和寄存器分配（将变量分配到寄存器或者内存中）。
7.代码生成完成后，还需要进行链接和装载，将目标代码与库文件进行链接，并将最终的可执行文件加载到内存中执行。
二、解释器开发与编译器不同，解释器是逐行地解释和执行源代码，不需要将源代码先转换为目标代码。
下面是解释器的开发过程：1.词法分析：同编译器设计一样，解释器也需要进行词法分析，将源代码分解为一个个token。
编译原理c语言编译器的设计与实现
经编译程序运行后得到的输出结果如下：
1〕词法分析得出的相应的名字的号码和他的值2〕列举程序中所有的变量
3〕状态栈的移进-归约过程1.
4〕最后产生的四元式中间代码
一、实验总结：
通过此次实验，让我知道了词法分析的功能是输出把它组织成单个程序，让我理解到如何设计、编制并调试词法分析程序，加深对词法分析原理的理解；对语法规那么有明确的定义；编写的分析程序可以进展正确的语法分析；对于遇到的语法错误，可以做出简单的错误处理，给出简单的错误提示，保证顺利完成语法分析过程；实验报告要求用文法的形式对语法定义做出详细说明，说明语法分析程序的工作过程，说明错误处理的实现。
通过该实验的操作，我理解编译原理课程兼有很强的理论性和理论性，是计算机专业的一门非常重要的专业根底课程，它在系统软件中占有非常重要的地位，是计算机专业学生的一门主修课。
为了让学生可以更好地掌握编译原理的根本理论和编译程序构造的根本方法和技巧，融会贯穿本课程所学专业理论知识，进步他们的软件设计才能，。
编译原理考试题及答案
编译原理考试题及答案一、选择题（每题5分，共20分）1. 编译器的主要功能是什么？A. 代码优化B. 代码翻译C. 代码调试D. 代码运行答案：B2. 下列哪个选项不属于编译器的前端部分？A. 词法分析B. 语法分析C. 语义分析D. 代码生成答案：D3. 在编译原理中，文法的产生式通常表示为：A. A -> αB. A -> βC. A -> γD. A -> δ答案：A4. 下列哪个算法用于构建语法分析树？A. LL(1)分析B. LR(1)分析C. SLR(1)分析D. LALR(1)分析答案：A二、填空题（每空5分，共20分）1. 编译器的前端通常包括词法分析、语法分析和________。
答案：语义分析2. 编译器的后端主要负责________和目标代码生成。
答案：代码优化3. 编译器中的词法分析器通常使用________算法来识别单词。
答案：有限自动机4. 语法分析中，________分析是一种自顶向下的分析方法。
答案：递归下降三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述编译器的作用。
答案：编译器的主要作用是将高级语言编写的源代码转换成计算机能够理解的低级语言或机器代码，以便执行。
2. 解释一下什么是语法制导翻译。
答案：语法制导翻译是一种翻译技术，它利用源语言的语法信息来指导翻译过程，使得翻译过程能够更好地理解源代码的语义。
3. 什么是词法分析器？答案：词法分析器是编译器前端的一部分，它的任务是将源代码文本分解成一系列的标记（tokens），这些标记是源代码的最小有意义的单位。
四、计算题（每题10分，共30分）1. 给定一个简单的文法G(E)：E → E + T | TT → T * F | FF → (E) | id请计算文法的非终结符号E的FIRST集和FOLLOW集。
答案：E的FIRST集为{(, id}，FOLLOW集为{), +, $}。
2. 假设编译器在进行语法分析时，遇到一个语法错误的代码片段，请简述编译器如何处理这种情况。
编译原理实验报告1
03091337 李璐 03091339 宗婷婷一、上机题目：实现一个简单语言（CPL）的编译器（解释器）二、功能要求：接收以CPL编写的程序，对其进行词法分析、语法分析、语法制导翻译等，然后能够正确的执行程序。
三、试验目的1.加深编译原理基础知识的理解：词法分析、语法分析、语法制导翻译等2.加深相关基础知识的理解：数据结构、操作系统等3.提高编程能力4.锻炼独立思考和解决问题的能力四、题目说明1.数据类型：整型变量（常量），布尔变量（常量）取值范围{…, -2, -1, 0, 1, 2, …}, {true, false}2、运算表达式：简单的代数运算，布尔运算3、程序语句：赋值表达式，顺序语句，if-else语句，while语句五、环境配置1.安装Parser Generator、Visual C++；2.分别配置Parser Generator、Visual C++；3.使用Parser Generator创建一个工程编写l文件mylexer.l；编译mylexer.l，生成mylexer.h与mylexer.c；4.使用VC++创建Win32 Console Application工程并配置该项目；加入mylexer.h与mylexer.c，编译工程；执行标识符数字识别器；注意：每次修改l文件后，需要重新编译l文件，再重新编译VC工程六、设计思路及过程设计流程：词法分析LEX的此法分析部分主要利用有限状态机进行单词的识别，在分析该部分之前，首先应该对YACC的预定义文法进行解释。
在YACC中用%union扩充了yystype的内容，使其可以处理char型，int型，node型，其中Node即为定义的树形结点，其定义如下：typedef enum { TYPE_CONTENT, TYPE_INDEX, TYPE_OP } NodeEnum;/* 操作符 */typedef struct {int name; /* 操作符名称 */int num; /* 操作元个数 */struct NodeTag * node[1]; /* 操作元地址可扩展 */} OpNode;typedef struct NodeTag {NodeEnum type; /* 树结点类型 *//* Union 必须是最后一个成员 */union {int content; /* 内容 */int index; /* 索引 */OpNode op; /* 操作符对象 */};} Node;extern int Var[26];结点可以是三种类型(CONTENT,INDEX,OP)。
编译器编译程序的实现
当代编译技术必须面相应用需求和目旳 体系构造旳多样化
• 高性能计算（High Performance Computing） – 指令级并行（Instruction Level Parallelism） – 线程级并行（Thread Level Parallelism） – 处理机级并行（Processor Level Parallelism） – 系统级并行（Thread Level Parallelism）
❖＜体现式＞ ::=[＋｜－]＜项＞｛＜加法运算符＞＜ 项＞｝
❖＜项＞ ::= ＜因子＞｛＜乘法运算符＞＜因子＞｝ ❖＜因子＞ ::= ＜标识符＞｜＜无符号整数＞｜‘（’＜
体现式＞‘）’
❖＜加法运算符＞ ::= ＋｜－ ❖＜乘法运算符＞ ::= *｜/ ❖＜关系运算符＞ ::= ＝｜＃｜＜｜＜＝｜＞｜＞＝ ❖＜条件语句＞ ::= IF＜条件＞THEN＜语句＞ ❖＜过程调用语句＞ ::= CALL＜标识符＞ ❖＜当型循环语句＞ ::= WHILE＜条件＞DO＜语句＞ ❖＜读语句＞ ::= READ’（’＜标识符＞｛，＜标识符＞
• 嵌入式计算（Embedded Computing） – 需求多样性（实时、资源限制、功耗、多目的）
• 其他 – 多媒体计算（Multimedia Computing） – 网络计算（Network Computing）
– ……
编译技术主要方向
• 并行编译技术– 面对高性能计算 • 交叉编译技术– 面对嵌入式计算
❖＜语句＞::=＜赋值语句＞｜＜条件语句＞｜＜当型 循环语句＞｜＜过程调用语句＞｜＜读语句＞｜＜写语 句＞｜＜复合语句＞｜＜空＞
❖＜赋值语句＞ ::= ＜标识符＞:=＜体现式＞ ❖＜复合语句＞ ::= BEGIN＜语句＞｛；＜语句＞｝END ❖＜条件＞ ::= ＜体现式＞＜关系运算符＞＜体现式＞
编译原理实验报告
编译原理实验报告一、实验目的编译原理是计算机科学中的重要课程，旨在让学生了解编译器的基本工作原理以及相关技术。
本次实验旨在通过设计和实现一个简单的编译器，来进一步加深对编译原理的理解，并掌握实际应用的能力。
二、实验环境本次实验使用了Java编程语言及相关工具。
在开始实验前，我们需要安装Java JDK并配置好运行环境。
三、实验内容及步骤1. 词法分析词法分析是编译器的第一步，它将源代码分割成一系列词法单元。
我们首先实现一个词法分析器，它能够将输入的源代码按照语法规则进行切割，并识别出关键字、标识符、数字、运算符等。
2. 语法分析语法分析是编译器的第二步，它将词法分析得到的词法单元序列转化为语法树。
我们使用自顶向下的LL(1)语法分析算法，根据文法规则递归地构建语法树。
3. 语义分析语义分析是编译器的第三步，它对语法树进行检查和转换。
我们主要进行类型检查、语法错误检查等。
如果源代码存在语义错误，编译器应该能够提供相应的错误提示。
4. 代码生成代码生成是编译器的最后一步，它将经过词法分析、语法分析和语义分析的源代码翻译为目标代码。
在本次实验中，我们将目标代码生成为Java字节码。
5. 测试与优化完成以上步骤后，我们需要对编译器进行测试，并进行优化。
通过多个测试用例的执行，我们可以验证编译器的正确性和性能。
四、实验心得通过完成这个编译器的实验，我收获了很多。
首先，我对编译原理的知识有了更深入的理解。
在实验过程中，我深入学习了词法分析、语法分析、语义分析和代码生成等关键技术，对编译器的工作原理有了更系统的了解。
其次，我提高了编程能力。
实现一个完整的编译器需要处理复杂的数据结构和算法，这对我的编程能力是一个很好的挑战。
通过实验，我学会了合理地组织代码，优化算法，并注意到细节对程序性能的影响。
最后，我锻炼了解决问题的能力。
在实验过程中，我遇到了很多困难和挑战，但我不断地调试和改进代码，最终成功地实现了编译器。
编译器设计与实现 ——Lcc原理剖析
——Lcc原理剖析
华中科技大学计算机学院 张 德
2016/4/9
一、概述
1、编译器各阶段
源程序 词法分析器
语法分析器
语义分析器
符号表管理器
中间代码生成器 代码优化器 代码生成器 目标程序
2016/4/9
错误处理器ຫໍສະໝຸດ 2、编译器各阶段的分组
前端：依赖于语言并很大程度上独立于目 标机器。一般包括语法分析、词法分析、 符号表的建立、语义分析、中间代码生成 以及相关错误处理。 后端：依赖于目标机器的阶段或某些阶段 的某些部分。一般来说，后端完成的任务 不依赖于源语言而只依赖于中间语言。主 要包括代码优化、代码生成以及相关的错 误处理和符号表操作。
struct symbol { char *name; //名称 int scope; //作用域 Coordinate src; //在源程序中位置 Symbol up; //连接符号表中上一个符号 List uses; //可保存一个Coordinate列表，表示使用情况 int sclass; //扩展存储类型 <symbol flag> //符号标记 Type type; //如变量、函数、常量、结构或联合等信息 float ref; //被引用的粗略次数 union { //联合u为标号、结构、联合、枚举、常量、全局 <appendent info> //和静态变量提供附加信息 } u; // Xsymbol x; //由后端处理，如为变量分配寄存器 <debugger extension>// 为调试器产生数据信息 }
2016/4/9
5、函数
前端将函数编译为私有数据结构。将函数 的任意部分传递给后端之前，前端必须先 对每个函数进行完整的分析。 函数的处理：function函数包括前端过程
编译原理编译器综合实验报告
编译原理编译器综合实验报告
本次综合实验的目标是设计和实现一个简单的编译器，用于将一种高级程序语言转化为等效的目标代码。
该编译器的设计基于编译原理的相关知识和技术。
在实验中，我们首先进行了语法分析的设计与实现。
通过使用自顶向下的递归下降方法，我们构建了一个语法分析器，该分析器能够识别源代码中的语法结构，并生成相应的语法树。
为了提高语法分析的效率，我们还使用了一些常见的优化技术，如LL(1)文法的设计和FIRST集合的计算。
接下来，我们进行了语义分析的设计与实现。
在语义分析阶段，我们对语法树进行了类型检查和语义检查。
通过遍历语法树，我们检查了变量的声明和使用情况，以及表达式的合法性。
同时，我们还进行了符号表的设计与管理，用于记录变量和函数的相关信息。
我们进行了中间代码生成的设计与实现,在中间代码生成阶段，我们将语法树转化为一种中间表示形式，以方便后续的优化和目标代码生成。
为了提高中间代码的质量，我们使用了一些常见的优化技术，如常量折叠和公共子表达式消除。
我们进行了目标代码生成的设计与实现,在目标代码生成阶段，我们将中间代码转化为目标代码，以便于在特定的硬件平台上执行。
为了生成高效的目标代码，我们使用了一些常见的优化技术，如寄存器分配和指令选择。
通过本次综合实验，我们深入了解了编译器的各个阶段，了解了
编译原理的基本原理和技术。
同时，我们也学会了如何设计和实现一个简单的编译器，并通过实践掌握了相关的编程技能。
这对我们进一步学习和研究编译原理以及相关领域的知识具有重要意义。
编译原理课程设计报告-简单文法的编译器的设计与实现
提供全套毕业论文，各专业都有课程设计报告设计题目：简单文法的编译器的设计与实现班级：计算机1206组长学号：20123966组长姓名：指导教师：设计时间：2014年12月摘要编译原理是计算机科学与技术专业一门重要的专业课, 它具有很强的理论性与实践性，目的是系统地向学生介绍编译系统的结构、工作原理以及编译程序各组成部分的设计原理和实现技术，在计算机本科教学中占有十分重要的地位。
计算机语言之所以能由单一的机器语言发展到现今的数千种高级语言，就是因为有了编译技术。
编译技术是计算机科学中发展得最迅速、最成熟的一个分支，它集中体现了计算机发展的成果与精华。
本课设是词法分析、语法分析、语义分析的综合，外加上扩展任务中间代码的优化和目标代码的生成，主要是锻炼学生的逻辑思维能力，进一步理解编译原理的方法和步骤。
关键词：编译原理，前端，目标代码，后端目录摘要 (3)1. 概述 (6)2. 课程设计任务及要求 (8)2.1 设计任务 (8)2.2 设计要求 (9)3. 算法及数据结构 (10)3.1算法的总体思想 (10)3.2 词法分析器模块 (11)3.2.1 功能 (11)3.2.2 数据结构 (11)3.2.3 算法 (12)3.3 语法分析器模块 (13)3.3.1功能 (13)3.3.2 数据结构 (13)3.3.3算法 (14)3.4 中间代码产生器模块 (24)3.4.1 功能 (24)3.4.2 数据结构 (24)3.4.3 算法 (25)3.5 优化器模块 (27)3.5.1 功能 (27)3.5.2 数据结构 (27)3.5.3 算法 (28)3.6 目标代码生成器模块 (30)3.6.1功能 (30)3.6.2 数据结构 (30)3.6.3 算法 (31)4. 程序设计与实现 (32)4.1 程序流程图 (32)4.2 程序说明 (33)4.3 实验结果 (35)5. 结论 (42)6. 参考文献 (43)7. 收获、体会和建议 (44)1 概述在计算机上执行一个高级语言程序一般要分为两步；第一步，用一个编译程序把高级语言翻译成机器语言程序；第二步，运行所得的机器语言程序求得计算结果。
编译器的设计与实现
编译器的设计与实现一、引言编译器是将高级语言代码转换为机器语言的程序，它是计算机科学中的重要组成部分。
编译器的设计和实现涉及到多个方面，包括语法分析、词法分析、代码生成等。
本文将从这些方面介绍编译器的设计和实现。
二、语法分析语法分析是编译器中的一个重要环节，其主要任务是将源代码转换为抽象语法树（AST），以便后续处理。
在进行语法分析时，需要先定义一个文法规则集合，用于描述源代码的结构和语义。
然后使用自顶向下或自底向上的算法来解析源代码，并生成对应的AST。
1. 文法规则集合文法规则集合是描述源代码结构和语义的形式化表示。
常用的文法表示方式有巴克斯-瑙尔范式（BNF）和扩展巴克斯-瑙尔范式（EBNF）。
其中BNF表示方式较为简单，其基本形式如下：<非终结符> ::= <产生式>其中“非终结符”表示一个符号，可以由多个产生式组成；“产生式”则描述了非终结符所能生成的字符串。
2. 自顶向下算法自顶向下算法是一种基于文法规则集合的语法分析算法。
其基本思想是从文法的起始符号开始，递归地展开非终结符，直到生成整个源代码。
自顶向下算法可以用递归下降分析、LL分析等方式实现。
3. 自底向上算法自底向上算法是一种基于输入源代码的语法分析算法。
其基本思想是从输入源代码开始，逐步构建AST，直到生成整个抽象语法树。
自底向上算法可以用LR分析、LALR分析等方式实现。
三、词法分析词法分析是编译器中的另一个重要环节，其主要任务是将源代码转换为单词序列（Token），以便后续处理。
在进行词法分析时，需要先定义一个单词集合，用于描述源代码中可能出现的单词类型和格式。
然后使用有限状态自动机（DFA）或正则表达式来解析源代码，并生成对应的Token序列。
1. 单词集合单词集合是描述源代码中可能出现的单词类型和格式的形式化表示。
常用的单词表示方式有正则表达式和有限状态自动机（DFA）。
2. 有限状态自动机有限状态自动机是一种描述字符串匹配过程的数学模型。
PL0语言编译器的设计与实现
PL0语⾔编译器的设计与实现⼀、设计任务1.1程序实现要求PL/0语⾔可以看成PASCAL语⾔的⼦集，它的编译程序是⼀个编译解释执⾏系统。
PL/0的⽬标程序为假想栈式计算机的汇编语⾔，与具体计算机⽆关。
PL/0的编译程序和⽬标程序的解释执⾏程序都是⽤JAVA语⾔书写的，因此PL/0语⾔可在配备JDK的任何机器上实现。
其编译过程采⽤⼀趟扫描⽅式，以语法分析程序为核⼼，词法分析和代码⽣成程序都作为⼀个独⽴的过程，当语法分析需要读单词时就调⽤词法分析程序，⽽当语法分析正确需要⽣成相应的⽬标代码时，则调⽤代码⽣成程序。
⽤表格管理程序建⽴变量、常量和过程标⽰符的说明与引⽤之间的信息联系。
⽤出错处理程序对词法和语法分析遇到的错误给出在源程序中出错的位置和错误性质。
当源程序编译正确时，PL/0编译程序⾃动调⽤解释执⾏程序，对⽬标代码进⾏解释执⾏，并按⽤户程序的要求输⼊数据和输出运⾏结果。
1.2 PL/0语⾔的BNF描述（扩充的巴克斯范式表⽰法）<prog> → program <id>；<block><block> → [<condecl>][<vardecl>][<proc>]<body><condecl> → const <const>{,<const>};<const> → <id>:=<integer><vardecl> → var <id>{,<id>};<proc> → procedure <id>（[<id>{,<id>}]）;<block>{;<proc>}<body> → begin <statement>{;<statement>}end<statement> → <id> := <exp>|if <lexp> then <statement>[else <statement>]|while <lexp> do <statement>|call <id>（[<exp>{,<exp>}]）|<body>|read (<id>{，<id>})|write (<exp>{,<exp>})<lexp> → <exp> <lop> <exp>|odd <exp><exp> → [+|-]<term>{<aop><term>}<term> → <factor>{<mop><factor>}<factor>→<id>|<integer>|(<exp>)<lop> → =|<>|<|<=|>|>=<aop> → +|-<mop> → *|/<id> → l{l|d} （注：l表⽰字母）<integer> → d{d}注释：<prog>：程序；<block>：块、程序体；<condecl>：常量说明；<const>：常量；<vardecl>：变量说明；<proc>：分程序； <body>：复合语句；<statement>：语句；<exp>：表达式；<lexp>：条件；<term>：项； <factor>：因⼦；<aop>：加法运算符；<mop>：乘法运算符； <lop>：关系运算符。
一种简单高级语言编译器的设计
摘
要： 在编译原理和虚拟机技术 的基础上 ， 采用 一种 高级语言设计 了一个简单 的编译器。通过词法分析 、 语法分
析 和中间代码 、 虚拟机等进程 ， 将源程序编译成 目标程序 ， 实现了复杂编译器 的简单设计 。
关键词 ： 编译器 ， 词法分析 ， 语法分析 ， 虚拟机 中图分 类号 ： Ｔ Ｐ ３ １ ｌ 文献标识码 ： Ａ
于 缺 乏理 论 指 导 ，把 可 理 解 的符 号 语 言 翻 译 为机 器
１ 系统概述
简单高级语言编译器是设计和开发一个高级语
言的编译器 ， 实现从高级语言可执行的机器代码的转 化， 同时设计源代码编辑器。形成一套综合的开发环
境Ｉ Ｄ Ｅ （ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ Ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ） ｏ 本 系统 是
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ：ｃ ｏ ｍｐｉ ｌ ｅ ｒ ， ｌ ｅ ｘ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ， ｓ ｙ ｎ ｔ ｘ ａ ａ ｎ ｌｙ ａ ｓ ｉ ｓ， ｖ ｉ ｔｕ ｒ ｌ ａ ｍａ ｃ ｈｉ ｎｅ
引 言
编译器在计算机领域 占有重要地位 ，也是人类 利用无生命的机器进行工作的一项革命 。 最初 ， 计算 机 一 直 是被 该 领 域 的专 家 通 过 编 写机 器 代 码 控 制计 算机执行运算 。 这些代码在普通人看来晦涩难懂。 由
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｏｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｉ ｌ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ ａ ｎ ｄ ｖ ｉ ｒ ｔ ｕ ａ ｌ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， ｉ ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｓ ａ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｉ ｌ ｅ ｒ ｗｉ ｔ ｈ ａ ｈ ｉ ｇ ｈ— ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｌ ａ ｎ ｇ ｕ ａ ｇ ｅ ．Ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｃ ｏ ｄ ｅ ｉ ｓ ｃ ｏ ｍｐ ｉ ｌ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ｏ ｆ ｌ ｅ ｘ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ，ｓ ｙ ｎ ｔ ａ ｘ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ， ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｍｅ ｄ ｉ ａ ｔ ｅ ｃ ｏ ｄ ｅ ａ ｎ ｄ ｖ ｉ ｔ ｒ ｕ ａ ｌ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ， ｗｈ ｉ ｃ ｈ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｘ ｃ ｏ ｍｐ ｉ ｌ ｅ ｒ ．
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课程设计报告设计题目：一个简单文法的编译器前端的设计与实现班级：计算机1208班组长学号：********组长姓名：樊荣指导教师：**设计时间：2014年12月设计分工组长学号及姓名：20124016 樊荣分工：四元式生成、语义分析(未定义、重定义等)、整体设计组员1学号及姓名：20124020 李鑫分工：符号表建立及其输入输出设计组员2学号及姓名：20124032 杨学良分工：词法分析组员3学号及姓名：20124018 焦通分工：语法分析组员4学号及姓名：201240 陈凤分工：简单C语言文法设计及部分简单函数编写摘要编译器是程序员使用的关键工具，程序员每天都在使用编译器，并且非常依赖于其正确性和可靠性。
编译器作为广大IT从业者必须接触的系统软件，它的设计本身又是一个极其庞大的工程。
编译器相关的各项技术经过近几十年的发展，已经日臻成熟，然而编译器构造原理和技术依然是计算机科学中理论与实践相结合的最好典范。
本文重点介绍了编译器前端的详细开发过程，分为四个部分分别阐述：文法设计，词法分析器的设计，语法分析器的设计，语义分析部分。
每个部分又分别从功能，数据结构和算法三个方面进行详尽阐述，。
由于C语言本身的复杂性，很难面面俱到实现所有标准定义，所以本次设计只象征性的选择部分具有代表性的功能。
在本文的第四章详细给出了此次设计所实现的功能和语法规范，同时也给出了编译器的运行方式。
关键词：编译原理，编译器前端，C源程序……目录摘要 (1)1 概述 (2)2 课程设计任务及要求 (3)2.1 设计任务 (3)2.2 设计要求 (3)3 算法与数据结构 (4)3.1算法的总体思想（流程） (4)3.2词法分析模块 (5)3.2.1 功能 (7)3.2.2 数据结构 (8)3.2.3 算法 (9)3.3 语法分析模块 (10)3.3.1功能 (11)3.3.2 数据结构 (12)3.3.3算法 (13)3.4 符号表模块 (13)3.4.1功能 (13)3.4.2 数据结构 (14)4序设计与实现 (14)4.1 程序流程图 (14)4.2 程序说明 (15)4.3 实验结果 (15)5. 结论 (16)6. 参考文献。
(17)7. 收获、体会和建议。
(17)1.概述经过一段时间的学习，我们在初步掌握了编译器的基本原理以后，设计了一个具有基本编译功能的编译器前端。
该编译器前端接受类C语言语法的源代码输入，输出结果是四元式组。
本编译器实现了基本高级语言所必须的语法要素，包括简单变量声明、条件判断语句和循环语句及跳转语句、基本代数运算、赋值等。
由于编译程序本身涉及到词法分析、语法分析、中间代码生成等诸多模块，要在实验中做到面面俱到不太可能，所以本编译器不可避免的会存在各种问题，但作为一个具有基本功能的、可扩充的系统，完全达到了巩固编译原理的理论知识，并将其运用于实践的目的。
2.课程设计任务及要求2.1设计任务在下列内容中任选其一：1、一个简单文法的编译器前端的设计与实现。
2、基本块的划分及中间代码优化程序设计与实现。
3、LL（1）、LR分析表的自动生成算法的设计实现。
4、自选一个感兴趣的与编译原理有关的问题加以实现，要求难度相当。
我们组由于人数较多，且综合代码编写能力不强，经多方面考虑选择了简单类C文法的编译前端设计与实现任务。
2.2设计要求1.给出一个源程序文件，作为编译器前端的输入2.输出相关编译阶段的运行结果词法分析阶段：Token序列；关键字表、界符表、符号表系统。
中间代码生成阶段：四元式序列；符号表系统。
3. 算法及数据结构3.1算法的总体思想（流程）程序整体上遵从上图所示流程图，源代码通过词法分析器，录入token 序列，并纠察词法错误，接下来根据token 序列进行语法分析，采用递归下降法对程序语法进行验证检查，在这过程中，建立和完善符号表，并进行语义差错（主要是类型检查、未定义和重定义），通过前面过程后，才能生成中间代码，并输出有关信息。
3.2词法分析模块 3.2.1功能词法分析程序又称扫描器，它是编译过程的第一个阶段。
其主要任务是从左到右依次描描字符串形式的源程序的各个字符，逐个识别出其中的单词，并将其转换成为内部编码形式的单词符号串输出，用于进行语法分析。
概括的说语法分析器在工作中完成以下几项任务：（1）识别出源程序中的各个单词符号，并将其转换成内部编码形式；（2）删除无用的空白字符、回车字符以及其他非实质性字符；（3）进行词法检查，报告所发现的错误；（4）填写符号表。
3.2.2 数据结构struct TokenType{ int code,value;}token[100];//token序列string bsfwords[20];//标示符数组，code = 0int bsf = 0;char zifwords[20];//字符数组，code = 1int zif = 0;string zfcwords[20];//字符串数组,code = 2int zfc = 0;float numwords[30];//数字常量数组,code = 3int num =0;3.2.3 算法识别器算法流程图设计：总体算法流程图设计：3.3 语法分析模块3.3.1功能语法分析程序又称分析器，它以单词串形式的源程序作为输入或分析的对象，其基本任务是：根据程序设计语言的语法规则（即定义该语言的前后无关文法），分析源程序的语法结构，即分析如何由这些单词组成该源程序的各种语法成分（如下标变量、函数、各种表达式、各种程序语句等），并在分析过程中进行语法正确性检查，产生内部形式的中间代码，供编译程序后续阶段处理。
3.3.2数据结构int sem[20];模拟语义栈，存储单词token 码 3.3.3 算法⑴ 扩展文法：增设一个产生式，作为主程序：Z`->Z ， ⑵ 入出口约定： 子程序入口时，其首符号已经读来！子程序出口时，其后继符应该读来！⑶ 子程序内容设计： 遇终结符，判定之 ，确认后读下一单词； 遇非终结符,调用之,返回后不读下一单词； 遇空串() ，直接出口；根据定义的文法和算法编写部分递归下降程序框图如下：P:N erroryNEXT （W ）nErrory NEXT （W ）n error入口V oid？ Main ？{？yNEXT （W ）nErroryIT ：诸如上面框图，实现文法内容，在相应的地方加入语法动作，可生成四元式，调用符号表系统，可以填写符号表和语义查错。
3.4 符号表模块3.4.1功能符号表是标识符的动态语义词典，属于编译中语义分析的知识库；主要内容：⑴名字—标识符源码，用作查询关键字；⑵类型-- 该标识符的数据类型及其相关信息；⑶种类-- 该标识符在源程序中的语义角色；⑷地址-- 与值单元相关的一些信息；由于文法比较简单，只是实现一部分功能，所以符号表部分也相应没那么完整和强大，它只是帮助实现了变量重定义、变量未定义和类型匹配的查错功能。
3.4.2数据结构struct Ainfl // 数组表{int low;int up;Typel Cpt;int clen;}struct Rinfl // 结构表{string ID;int off;Typel TP;}struct Typel ///////类型表{ char tval;Ainfl a; Rinfl d; }TYPEL[20]; int pipei=0;struct symbol // 符号总表 {string name; Typel type; char cat; int addr; }Symbol[20]; 4序设计与实现4.1 程序流程图ynyn4.2程序说明int isLetter(char ch)//字母判断int isNumber(char ch) //数字判断void initKeys() //关键字，分界符初始化int lockupkeys(string s) //查询关键字和分界符void insertToken(int a,int b) //token录入void printToken() //token 输出void scanner()//一个字符一个字符地扫描void P();//递归下降子程序void Pp();void Iff();void Co();void II();void Dw();void Vt();void Vd();void It();void Wt();void D();void E();void T();void F();void I();void Ty();void addSymbol(string s,char tval,char cat,int addr)//添加到符号表sendVall();//输出活动记录表sendSymbol();输出符号表sendConst();输出常数表4.3实验结果:5.结论经过全组人员共同努力，基本实现了编译前端的功能任务，能够实现扫描，进行语法语义分析，并能生成符号表系统，将编译器前端的工作做得比较完善。
尽管如此，我们的系统还是有待完善的，诸如函数功能、符号表的进一步细化都是可以继续进行的项目，由于精力和时间有限，我们组暂时只能做到这个地步。
整体结果我们自己还是很满意的，毕竟一个编译器前端真真切切地被实现了，我们的辛苦工作没有白费。
6.参考文献1、陈火旺.《程序设计语言编译原理》（第3版）.北京：国防工业出版社.2000.2、美Alfred V.Aho Ravi Sethi Jeffrey D. Ullman著.李建中，姜守旭译.《编译原理》.北京：机械工业出版社.2003.3、美Kenneth C.Louden著.冯博琴等译.《编译原理及实践》.北京：机械工业出版社.2002.4、金成植著.《编译程序构造原理和实现技术》. 北京：高等教育出版社. 2002. 7. 收获、体会和建议通过本次开发设计，我们对C语言课程、数据结构、编译原理等一系列的课程的进行回顾学习。
在开发基于C语言小型编译器前端中，还是用系统分析、系统设计的思路。
一个好的系统分析、设计工作，会使以后的系统实施顺利高效的进行从而达到事半功倍的效果，这也是我的一点心得体会吧。
对于系统的可扩展性，在设计前也做了充分的考虑，在设计时预留了一些余地，以便本系统在C 语言语法不变的情况下一直都能使用，而不需要再重新开发。
同时在设计上使用的是模块化的设计，更为系统以后的扩展提供了良好的条件。
同时系统也存在的问题与改进方向,由于本人第一次开发编程语言编译程序，经验不足，所以存在着许多不足之处。
由于时间紧，开发任务重，系统有些功能尚未健全。