编译原理综合实验指导书

编译原理综合实验指导书

序言

《编译原理综合实验》作为《编译原理》课程的延伸，其目的是让同学动手设计和实现一个简单语言的编译器和解释器。通过上机实践，来设计这个相对完整的编译器设计，一方面可以使学生增加对编译程序的整体认识和了解——巩固《编译原理》课程所学知识，另一方面，通过上机练习，学生也可以学到很多程序调试技巧和设计大型程序一般的原则，如模块接口的协调，数据结构的合理选择等等。

一、上机实践要求

（1）综合实验的成绩占总成绩的30%；

（2）本次实验的所有代码都需要自行编码实现，不能用lex、yacc、JavaCC 等软件自动生成；

（3）本次实验要求单人独立完成，综合实验提交的截止日期是2016-6-20；（4）本次综合实验须经授课教师当面验收考核后才予评分，否则以缺交处理；（5）实验结束后提交：源代码和实验报告。

实验报告的格式参见“实验报告模板”。

注：实验报告中不要贴代码。

二、实验内容：

（一）词法分析程序的设计与实现：20分

要求：设计一个词法分析程序，每调用一次就从源程序文件中顺序识别出一个单词符号。

单词种类与识别规则

○1标识符：首字符为字母或’#’，其后由字母、数字或’#’组成；

○2整数：由一个或多个数字组成、带正负号的数字串，首位数字不能为0；

○3小数：[+|-] 正整数1 ·正整数2

[+|-]：表示可选的+或-

注意：正整数1不能为空，正整数2可以为空，例如：23.

○4字符串：由一对双引号括起来的文本

注意：字符串不需要支持多行，即假定任意一串字符串都不能超过一行；

字符串不需要支持转义符。

○5保留字：class、if、then、else、call、while、do、string、integer、float、○6单目运算符：＋－* / = < >

○7双目运算符：<= >= <> ==

⑧布尔运算符：&& ||

⑨界符：( ) { } ，；

此外，该词法分析程序还要能支持单行注释和多行注释（注释语法同C语言）。

（二）语法分析程序的设计与实现：30分

要求：构造下列文法的语法分析程序，应能指出源程序中首次出现的错误及出错位置。

1.<程序>—> <类> [<类>]

2.<类>—> class id { [<属性>|<方法>]}

3.<属性>—> <变量定义语句>

4.<方法>—> <数据类型> id(<参数列表>) <语句块>

5.<参数列表>—> <数据类型> id[，<数据类型> id]

|ε

6.<语句块>—> {[<语句>]}

7.<语句>—> <分支语句>

| <赋值语句>

| <循环语句>

| <函数调用语句>

| <变量定义语句>

| <语句块>

|ε

8.<变量定义语句>—> <数据类型> id[, id] ；

9.<数据类型>—> integer |float |string|class id

10.<赋值语句>—> id = <表达式> ；

11.<函数调用语句>—> call id ( <传递参数>) ；

12.<传递参数>—> id[, id]

| ε

13.<分支语句>—> if <布尔表达式> then <语句>

|if <布尔表达式> then <语句> else <语句>

14.<循环语句>—> while <布尔表达式> do <语句>

15.<表达式>—> <项> [ +|－ <项> ]

16.<项>—> <因子> [ *|/ <因子> ]

17.<因子>—> id |con | deci |( <表达式> )

14. <布尔表达式>—> <关系表达式> [ && ||| <布尔表达式> ]

15. <关系表达式>—> <表达式> <关系> <表达式>

16. <关系>—> < |<= |> |>= |== |<>

说明：

(1) id是标识符；con是整数常量；deci是小数常量；

(2) 用左右尖括号<>括起来的是非终结符；

(3) 红色方括号[ ]相当于正则表达式中的()*，表示其中内容重复0次或N多次；

(4) 文法中用蓝色标注的都是终结符（即单词）；

(5) 文法中&&与||不存在优先级，两者优先级别一样，按左结合处理。

1、基原理：

递归下降法是语法分析中最易懂的一种方法。它的主要原理是，对每个非终极符按其产生式结构构造相应语法分析子程序，其中终极符产生匹配命令，而非终极符则产生过程调用命令。因为文法递归相应子程序也递归，所以称这种方法为递归子程序下降法或递归下降法。其中子程序的结构与产生式结构几乎是一致的。

注意：每次进入子程序之前都预先读入下一个要分析的单词（而且是由调用程序完成的，切忌在进入子程序后才读入下一个单词，虽然这样语法效果是相当的，但运行时会出错的）。

因为使用了递归下降方法,所以程序结构和层次清晰明了,易于手工实

现,且时空效率较高。实际的语法分析工作,从调用总程序的分析子程序开始，根据产生式进行递归调用各个分析子程序。

（三）类型检查程序的设计与实现：20分

要求：

（1）检查变量的定义和使用是否正确：变量是否重复定义、变量是否未定义就使用；

（2）过程的名称是否重复定义；

（3）过程的实参与形参的数目是否一致；

（4）过程的实参与形参的数据类型是否一致。

设计指导：如何利用符号表进行语义检查。

符号表在编译的过程中起着非常重要的作用，它一方面可以帮助语义分析程序进行语义检查，一方面可以辅助代码生成程序生成正确的代码（请参见书本相关章节）。

符号表是记录符号属性的表，它的每一表项表示一个标识符的属性信息。这些属性信息通常包括种类（常数、变量、数组、标号等），类型（整型、实型、逻辑型、字符型等），给名字分配的存储单元地址等。

符号表中的各类信息将在编译程序工作过程中的适当时候填入。对在语义分析阶段建造符号表的编译程序，当遇到标识符声明部分时，每当遇到一个名字声明，就以此名字查符号表；若表中无此登记项，则将该名字填入表中；若该表中已有此登记项，则说明该名字是重复声明，报告语义错误。至于与该名字相关的一些信息，可视工作的方便，分别在编译程序工作过程中的适当时候填入：种类，类型等信息可在语义分析阶段完成；名字的存储地址等信息则要在代码生成阶段完成。几乎在编译程序工作的全部过程中，都需要对符号表进行频繁的访问，查表和填表等操作，是编译程序的一笔很大的开销。因此，合理地组织符号表，并相应地选择好查表和填表的方法，是提高编译程序工作效率的重要一环。

（四）四元式翻译程序的设计与实现：30分

要求：将语法和语义都正确的源程序翻译成四元式。