编译原理课程设计——算术表达式、for、while语句转换为四元式

计算机与信息学院

《操作系统与编译原理联合课程设计报告》

专题：编译原理部分

学生姓名：

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指导教师：

2014 年 7 月

一、设计目标

设计一个语法制导翻译器，将算术表达式、for语句、while语句翻译成四元式。要求先确定一个定义算术表达式、for语句、while语句的文法，为其设计一个语法分析程序，为每条产生式配备一个语义子程序，按照一遍扫描的语法制导翻译方法，实现翻译程序。对用户输入的任意一个正确的表达式，程序将其转换成四元式输出。

二、设计思路

开发平台：Visual C++ MFC

解决这个问题的方案分为以下几个步骤：

1.将算数表达式、for语句、while语句转换为四元式的第一步为对读入的表达式进行处理，即删除不必要的空格、回车、换行等，保证之后的步骤能够顺利进行。

2.分析算术表达式、for语句、while语句的文法。

3.通过词法分析判断语句中的每个字符的类型，如：数字、字母、符号等。

4.建立每种文法的LR(0)分析表，通过每个文法的LR(0)分析表对相应的表达式进行语法分析。

5.在语法分析正确的情况下，通过语法分析的中间过程的符号栈输出四元式，四元式的形式为：（op arg1 arg2 result）。

（一）算术表达式转换为四元式

将算术表达式转换为四元式首先考虑了括号的

问题，对于不同的算术表达式第一步进行词法分析，

即确定各种符号的位置。而括号中的式子是优先级

最高的，应该最先进行处理。我使用了一个数组记

录算术表达式中括号的位置，并且定义了first_cc

和first_jj函数对括号内的乘除法和加减法分别

进行处理。后将括号内的式子以四元式的形式输出。

通过以上转换，已将原算术表达式中的括号中

的内容使用大写字母’A’、’B’……等代替（其

中定义声明了change函数，用来将括号部分替换为

大写字母）。新的式子中，只含有加减乘除以及赋值

这四种运算，后根据优先级的不同，逐步生成四元

式。

其算法流程图如右图所示。

（二）for语句转换为四元式

1.For语句的文法如下：

S-> f ( E ; F ; G ){ H ;}

S-> f ( E ; X ; Y ){ H ;}

E-> id = c

F-> id < c

G-> id + +

X-> id > c

Y-> id ––

H-> id1 = id2 + id3

H-> id1 = id2 + c

H-> id1 = c+ id2

其中c 表示常数const，f表示关键字for， id表示一般标识符。for循环体内部的表达式一般为算术表达式，而算术表达式转换为四元式的方法在第一部分已给出，此处H只考虑比较简单的情况。

2.for语句的LR(0)分析表如下：

3. 基本算法流程：

本算法定义声明了两个结构体：一个是Node结构体，其中char型的type中存储当前符号的类型，CString型的sValue中存储的为当前符号，int型的eValue只有在符号类型为数字的情况下才进行存储，存储数字的大小；另一个为stack结构体，这个结构体是实现

语法分析中的符号栈和状态栈使用的，并未这两个栈分别定义了各自的pop函数和push函数。

除此之外，本算法中的LR(0)分析表通过二维数组存储。其中分为action表和goto表。action表中的状态转换符号，用2-44表示，规约的符号，用101-110表示。

具体的算法流程图如下：

（三）while语句转换为四元式

1.while语句的文法如下：

(1)S->while(B){E}

(2)E->AE

(3)E->A

(4)A->iPA

(5)A->i

(6)B->iTi

(7)B->i

其中while、( 、) 、{ 、} 、P、T 、；和i均为终结符，而S、A、B、E这些大写字母均为非终结符。T表示比较运算符，P表示算术运算符，i表示合法标识符。

2.While语句的LR(0)分析表如下：

3.基本算法流程：

本算法的基本思想与for语句转换成四元式的思想比较相似，都是对读入的语句进行词法分析，后再通过LR(0)分析表对语句进行语法分析，并同时输出四元式。

与for语句转换成四元式不同的是，while语句转换为四元式在结构体定义等方面做了改进。首先是LR(0)分析表的存储方式进行了改进，本算法中为LR(0)分析表定义了一个table的结构体，将action和goto两个部分全部存入table的结构体中，是查表的时候更加方便。

除此之外，还定义了obj结构体，此结构体主要是为了存储所要输出的四元式，定义了此结构体之后，程序的调理变得更为清晰了。

本算法中符号栈以及状态栈的部分主要调用了c++中原有的stack结构体，使用其本身定义的pop函数以及push函数，简化的代码。

以下为算法的流程图：

（四）输入、输出以及界面设计

1.输入：

本程序的输入均为语句或表达式，若每次测试程序均输入表达式，则会输入大量式子，浪费时间。所以本程序采用文件读入的形式，只需要在指定位置输入文件名即可。

2.输出：

本程序输出的四元式全部在MFC界面的文本框中显示。可以复制，方便之后的使用。

3.界面设计：

本程序为了方便使用以及界面美观，使用了MFC中的TabControl控件，界面设计如下：