编译原理实践报告

DO-WHILE循环语句的翻译程序设计（递归下降法、输出三地址表示）1系统描述1.1实践题目对循环语句do { 赋值语句} while( 布尔表达式);的翻译程序设计。

1.2实践目的通过设计、编制、调试一个复合语句的语法及语义分析程序，加深对计算机高级编程语言语法及语义分析方法原理的理解，同时逆向掌握高级编程语言的定义，灵活使用高级程序语言。

1.3实践内容及要求对选定的复合语句：（1）按选定的不同题目写出符合自身编译分析方法要求的文法和属性文法。

（2）按选定的题目给出采用的分析方法的思想及分析表设计。

（3）给出选定的语法成分的中间代码序列的结构设计。

（4）完成相应的词法分析、语法分析和语义分析程序设计。

（5）编制好翻译程序后，设计若干用例，上机测试并通过所设计的分析程序。

2文法及属性文法的描述2.1文法的描述文法是对语言结构的定义与描述。

即从形式上用于描述和规定语言结构的称为“文法”（或称为“语法”）。

我们通过建立一组规则（产生式），来描述句子的语法结构。

规定用“::=”表示“由……组成”。

因此所谓文法是在形式上对句子结构的定义与描述，而未涉及语义问题。

通过对题目的分析，我们需要调用递归调用的自顶向下的分析方法来对文法进行语法分析，而递归调用的分析方法对文法也有限制。

其一是任一非终结符B 都不是左递归的，否则会产生死循环。

其二是对A的任意两个右部βi , βj ,有：select(A→βi)∩ select(A→βj)=φ。

综上所述，我们设计了关于循环语句do { 赋值语句} while( 布尔表达式);的文法：S->do{L}while(P);L->AL|ξA->id=E1;E1->T1EE>+T1E|-T1E|ξT1->FTT->*FT|/FT|ξF->id|(E1)P->E1 op E12.2属性文法的描述属性文法是在上下文无关文法的基础上，为每个文法符号(终结符或非终结符)配备若干相关的“特性”（称为属性）。

这些属性代表与文法符号相关信息，例如它的类型、值、代码序列、符号表内容等等。

属性与变量一样，可以进行计算和传递。

属性加工的过程即是语义处理的过程。

一个属性文法包含一个上下文无关文法和一系列语义规则，这些语义规则附在文法的每个产生式上。

综上所述，在之前设计的上下文无关文法的基础上，设计了循环语句的属性文法：3语法分析方法描述不确定的自顶向下分析法，也就是带回溯的自顶向下分析法。

带回溯的自顶向下分析是一个试探过程，当分析不成功是则推翻分析退回到适当位置再重新试探其余候选可能的推导。

这样需要记录推导每步所选过的产生式，直到把所有可能的推导序列都试空仍不成功才能确定输入串是不是该文法的句子而报错。

在程序语言的语法定义中有许多采用递归定义。

我们在对它进行语法分析时，编制的处理程序也采取递归的方式，可使其结构简单易读。

递归下降法的主要思想是：对每个非终结符按其产生式结构写出相应语法分析子程序。

因为文法递归相应子程序也递归，子程序的结构与产生式结构几乎一致。

所以称此种方法称为递归子程序法或递归下降法。

根据设计的循环语句的文法我需要将文法中的非终结符（S、L、A、E1、E、T1、T、F、P）编写出对应的语法分析子程序。

如下：S的子程序：If char ϵ select(S->do{L}while(P);) then ξ(“do{”); ξ(L);ξ(“} while(”);ξ(P);ξ(“);”)else errorL的子程序：If char ϵ select(L->AL) then ξ(A); ξ(L);else if char ϵ select(L->ε) then READ(char)else errorA的子程序：If char ϵ select(A->id=E1;) then ξ(“id=”); ξ(E1); ξ(“;”);else errorE1的子程序：If char ϵ select(E1->T1E) then ξ(T1); ξ(E);else errorE的子程序：If char ϵ select(E>+T1E) then ξ(“+”);ξ(T1); ξ(E);else if char ϵ select(E>-T1E) then ξ(“-”); ξ(T1); ξ(E);else if char ϵ select(E->ε) then READ(char)else errorT1的子程序：If char ϵ select(T1->FT) then ξ(F); ξ(T);else errorT的子程序：If char ϵ select(T->*FT) then ξ(“*”);ξ(F); ξ(T);else if char ϵ select(T->/F T) then ξ(“/”); ξ(F); ξ(T);else if char ϵ select(T->ε) then READ(char)else errorF的子程序：If char ϵ select(F->id) then ξ(id);else if char ϵ select(F->(E1)) then ξ(“(”); ξ(E1); ξ(“)”);else errorP的子程序：If char ϵ select(P->E1 op E1) then ξ(E1); ξ(op); ξ(E1);else error4中间代码形式的描述及中间代码序列的结构设计4.1中间代码形式的描述中间代码（语言）是一种特殊结构的语言，编译程序所使用的中间代码有多种形式。

按其结构分常见的有逆波兰式（后缀式）、三地址代码（三元式、四元式）和树形表示（抽象语法树）、DAG表示。

根据题目要求需将循环语句do { 赋值语句} while( 布尔表达式);转换成三地址形式的中间代码形式。

三地址代码的一般形式为：x := y op z 常用的三地址表示有：赋值语句：x := y op z，x := op y，x := y无条件转移：goto L条件转移：if x relop y goto L过程调用：param x 和call p , n过程返回：return y索引赋值：x := y[i]和x[i] := y地址和指针赋值：x := &y，x := y和 x := y4.2中间代码序列的结构设计根据上述的关于三地址中间代码的概念与定义，我们就可以将循环语句do { 赋值语句} while( 布尔表达式);翻译成合法的中间代码，举例如下：例子：do { a2=m+5; a1=3+s;}while(a>3);翻译的三地址：0 t0=m+51 a2=t02 t2=3+s3 a1=t24 if a>3 goto 05 goto out5编译系统的概要设计5.1系统结构循环语句的编译系统主要有五部分组成，分别是：词法分析、语法分析、语义分析及中间代码生成、中间代码优化和目标代码生成。

因此将整个翻译过程分这些阶段实现。

定义保存单词数组：struct Note{string word; //存放单词int syn; //存放单词属性};5.2词法分析循环语句do { 赋值语句} while( 布尔表达式);的词法分析器将要完成以下工作：（1）跳过分隔符（如空格，回车，制表符）；（2）识别诸如do，while,case,return等保留字；（3）识别非保留字的一般标识符，此标识符值（字符串）赋给保存已识别单词数组Token[i]的word属性，而单词属性“1”赋值给数组Token[i]的syn属性。

（4）识别数字序列，将数字序列（字符串）赋给保存已识别单词数组Token[i]的word属性，而单词属性（小数为6，指数为7，整数为2）赋值给数组Token[i]的syn属性。

（5）识别==，<=，>=之类的比较符号，并将符号保存到Token数组，syn为8。

（6）识别+，-，*，/等运算符，同样保存在Token数组中，syn为3。

5.3语法分析我们采用递归下降的方法来分析循环语句。

以下就是我们给出该语言的FOLLOW集合：在得到了个产生式的select集后就调用初始非终结符的子程序，最后在main函数中初始非终结符的子程序返回bool值，为假则输出“语句不符合文法”；为真则判断下一个单词是否是“#”，是则输出“语句是符合文法的”，反之则“语句是不符合文法的”。

调用初始非终结符的子程序如下：int index=0;if(S(Token,index)){if(Token[index].word=="#"){cout<<"此句子符合do while文法"<<endl;}elsecout<<"此句子不符合do while文法"<<endl;}elsecout<<"此句子不符合do while文法"<<endl;5.4中间代码生成根据属性文法调整每个非终结符的子程序，一边进行语法分析，一边进行中间代码的生成。

最后得到的结果如果成功则不就输出“语句是符合文法的”而且输出对应的三地址代码，如果分析失败则输出“语句不符合文法”而且输出对应的三地址代码知道分析出错误的地方。

6详细的算法描述7软件的测试方法和测试结果7.1测试方法通过创建一个txt文件，再在文件中输入一个循环语句do { 赋值语句} while( 布尔表达式);的句子并以“#”号结尾。

再运行设计好的循环语句的翻译程序，在显示屏幕上输入创建好的txt文件的路径，通过观察屏幕上输出的词法分析过程和中间代码的输出测试翻译程序是否能成功的完成词法分析，语法分析以及中间代码生成的功能。

7.2测试结果测试用例：do { a2=m+5; a1=3+s;}while(a>3);输入保存有循环语句do { 赋值语句} while( 布尔表达式);的句子并以“#”号结尾的txt文件的路径。

成功打开文件，并将测试用例中所有的单词都准确的识别出来。

“1”是代表标识符，“2”是代表整数，“3”是代表运算符形如+、-、*、/、=等，“4”是代表界符形如（，），{，}，；等，“5”是代表关键字形如do、while等等，“6”是代表小数，“7”是代表指数，“8”是代表比较符形如>、<、==等等，“0”是代表“#”。

成功的将测试用例翻译成格式正确的三地址中间代码，并调用递归下降分析法顺利对语句进行了语法分析。