编译原理PL课程设计报告

1、课程设计班级：21301学号：姓名：马瑞泽百度一. 课程设计目的在分析理解一个教学型编译程序(如PL/0)的基础上，对其词法分析程序、 语法分析程序和语义处理程序进行部分修改扩充。达到进一步了解程序编译过 程的基本原理和基本实现方法的目的。二. 课程设计要求1. 基本内容(1) 扩充赋值运算：+=和-=(2) 扩充语句(Pascal的FOF语句)： FOR变量:= 表达式TO表达式DO语句 FOR变量:= 表达式DOWNT表达式DO语句 其中，语句的循环变量的步长为 2,语句的循环变量的步长为-2。2. 选做内容(1) 增加运算：+和 -。(2) 增加类型：字符类型；实数类型。(3) 扩充函数

2、：有返回值和返回语句；有参数函数。(4) 增加一维数组类型(可增加指令)。(5) 其他典型语言设施。3. 本人在课程设计中已实现的功能(1)增加单词：保留字 ELSE FOR TQ DOWNTO,REPEAT,UNTIL,RETURN 运算符 +=, -= , +,-(2) 修改单词：不等号#改为(3) 增加条件语句的ELSE子句(4) 扩充赋值运算：+=和 -=(5) 扩充语句FOR变量:= 表达式T0表达式D0语句FOR变量 :=表达式DOWNT表达式D0语句(6) 增加运算：+和-(包括前后+、-运算)(7) 增加一维数组类型(8) 其他典型语言设施：REPEATS句UNTIL语句三.

3、课程设计环境与工具(1) 计算机及操作系统：PC机，Win7(2) 实现工具：VC+,C语言(3) 教学型编译程序：PL/0四. 结构设计说明1) PL/0编译程序的结构图2) PL/0编译程序的过程或函数的功能表过程或函数名简要功能说明pio主程序error出错处理，打印出错位置和错误编码getsym词法分析，读取一个单词getch漏掉空格，读取一个字符gen生成目标代码，并送入目标程序区test测试当前单词符号是否合法block分程序分析处理过程en ter登录名字表positi on（函数）查找标识符在名字表中的位置con stdeclarati on常量定义处理vardeclarati

4、 on变量说明处理listode列出目标代码清单stateme nt语句处理expressi on表达式处理term项处理factor因子处理con diti on条件处理in terpret对目标代码的解释执行程序base(函数)通过静态链求出数据区的基地址3) PL/0编译程序的总体流程图启动置初值4）词法分析词法分析是编译的第一个阶段，它的主要任务是从左向右逐个字符地对源程 序进行扫描，产生一个个单词序列用于语法分析。PL/O词法分析程序GETSY的 功能是为语法分析提供单词用的，是语法分析的基础，把输入的字符串形式的源 程序分割成一个个单词符号。经过词法分析程序分析出来的单词， 对语言

5、固有的 单词只给出类别存放在全程变量 SY附，而对用户定义的单词（标识符或常数） 既给出类别又给值，其类别放在SYM中，值放在全程变量ID或全程变量NUM中, 全部单词种类由编译程序定义的纯量类型 SYMBO给出，称为语法词汇表。词法分析器的分析过程：调用 GETSY时，它通过GETC过程从源程序中获得一个字符。如果这个字符是字母，则继续获取字符或数字，最终可以拼成一个单词，查保留字表，如果查到为保留字，则把SYM变量赋成相应的保留字类型值； 如果没有查到，则这个单词应是一个用户自定义的标识符 （可能是变量名、常量 名或是过程的名字），把 SYM置为IDENT，把这个单词存入ID变量。查保留字

6、 表时使用了二分法查找以提高效率。如果释Gefch获得的字符是数字，则继续用 并把它们标拼成标个整数或实数，然后把 NUM变量。如果识别出其它合法的符号、小于等于号等），则把 Sym则成相应的类型。如果遇到不合法的字符，把Getch获取数字, 把拼成的数值放入SYMS为 INTEGER 并 号（比如：赋值号、大于SYM置成NUL词法分析程序GETSYI将完成下列任务:（1）滤空格（2）识别保留字（3）识别标识符（4）拼数（5）拼复合词（6）输出源程序5）语法分析PL/O编译程序的语法分析采用了自顶向下的递归的子程 序法。语法分析同时也根据程序的语义生成相应三元代码， 并提供了出错处理的机制。语

7、法分析主要由分程序分析过程（BLOCK、常量定义分析过程（ConstDeclaration ）、变量 定义分析过程（Vardeclaration ）、语句分析过程（Statement）、表达式处理过程（Expression ）、项处理过 程（Term）、因子处理过程（Factor ）和条件处理过程（Condition ）构成。这些过程在结构上构成一个嵌套的层次 结构。除此之外，还有出错报告过程（Error ）、代码生成过 程（Ger）、测试单词合法性及出错恢复过程（Test）、登录 名字表过程（Enter）、查询名字表函数（Position ）以及列 出类PCOD代码过程（Listcode ）

8、作过语法分析的辅助过程。由PL/0的语法图可知：一个完整的 PL/0程序是由分程 序和句号构成的。因此，本编译程序在运行的时候，通过主 程序中调用分程序处理过程block来分析分程序部分（分程 序分析过程中还可能会递归调用block过程），然后，判断最后读入的符号是否为句号。如果是句号且分程序分析中未 出错，则是一个合法的PL/0程序，可以运行生成的代码，否 则就说明源PL/0程序是不合法的，输出出错提示即可。PL/0语法调用关系图6）语义分析PL/O的语义分析主要进行以下检查：（1）是否存在标识符先引用未声明的情况；（2）是否存在己声明的标识符的错误引用；（3）是否存在一般标识符的多重声明。

9、7） 中间代码生成目标代码类自己添加覆盖了pcode 是一种假想栈式计算机的汇编语言OPRO14栈顶值输出至屏幕（字符型）OPRO15栈顶值输出至屏幕（整数型）OPRO16栈顶值输出至屏幕（实数型）OPRO17屏幕输出换行OPRO18从命令行读入一个字符输入置于栈顶OPRO19从命令行读入一个整数输入置于栈顶OPRO2O从命令行读入一个实数输入置于栈顶8） 语法错误处理PL/O 编译程序对语法错误的处理采用两种办法：（1）对于一些易于校正的错误，如丢了逗号、分号等，指出出错的位置， 加以校正，继续进行分析。（2）对于难于校正的错误，给出错误的位置与性质，跳过后面一些单词， 直到下一个可以进行正

10、常语法分析的语法单位。错误类型如下O 过程开始部分说明不正确1 常数说明中 "=" 写成 ":="2 常数说明中 "=" 后应为整数或实数或字符3 常数说明中的标识符后应是 "="4const,var,procedure 后应为标识符5 漏掉了 "," 或 ""6过程说明后的符号不正确 （应该是语句开始符 ,或过程定义符 ）7 应是语句开始符8 程序体内语句部分的后跟符不正确9 程序结尾丢了句号 "."10 语句间漏了 ""11 标识符

11、未说明12赋值语句中 ,赋值号左部标识符属性应是变量13 变量后不能是此符号14call 后应为标识符15call 后标识符属性应为过程16 条件语句中丢了 "then"17 丢了 "end"或""18while 型循环语句丢了 "do"19 语句后的符号不正确20 应为关系运算符21 表达式内标识符属性不能是过程22 表达式中漏掉右括号 "（"23因子后的非法符号24表达式的开始符不能是此符号31数越界 补充说明了：32read 或 write33read 或 write34read 或 wr

12、ite35read 或 write语句括号中的标识符不是变量语句缺少右括号")"语句缺少左括号"("括号里应为变量自己增加了:45+或-后面应为变量46repeat 缺少 until47for语句错误48for语句缺少do49类型值不匹配50类型无法转换51只有整数能+或 -52类型不正确五. 设计过程(一)实验内容1.增加单词：保留字 ELSE , FOR,TO,DOWNTO,REPEAT , UNTIL , RETURN运算符 +=(PLUSBK),-=(MINUSBK),+(INC),-(DEC)首先要扩展 SYMBOL ，在此基础上再进行其它细节

13、的修改。要添加的 SYMBOL 为：typedefenumNUL,IDENT,NUMBER,PLUS,MINUS,TIMES,SLASH,ODDSYM,EQL,NEQ,LSS,LEQ,GTR,GEQ, LPAREN,RPAREN,COMMA,SEMICOLON,PERIOD, BECOMES,BEGINSYM,ENDSYM,IFSYM,THENSYM, WHILESYM,WRITESYM,READSYM,DOSYM,CALLSYM, CONSTSYM,VARSYM,PROCSYM,PROGSYM, ELSESYM, FORSYM,TOSYM,DOWNTOSYM,REPEATSYM,UNTILS

14、YM,RETURNSYM,PLUSBK,MINUSBK,INC,DEC SYMBOL;char*SYMOUT="NUL","IDENT","NUMBER","PLUS","MINUS","TIMES", "SLASH","ODDSYM","EQL","NEQ","LSS","LEQ","GTR","GEQ", &quo

15、t;LPAREN","RPAREN","COMMA","SEMICOLON","PERIOD", "BECOMES","BEGINSYM","ENDSYM","IFSYM","THENSYM", "WHILESYM","WRITESYM","READSYM","DOSYM","CALLSYM", "

16、CONSTSYM","VARSYM","PROCSYM","PROGSYM", "ELSE","FOR", "TO","DOWNTO","REPEAT","UNTIL","RETU RN","PLUSBK","MINUSBK","INC ” "DEC" ; 其中黑斜体为新加入的 SYMBOL 。NEQ再将 "

17、ELSE","FOR" ，"TO" ，"DOWNTO" ， "REPEAT","UNTIL","RETURN","PLUSBK","MINUSBK","INC", "DEC" 关键字加到 KWORD 和将相应的 SYM 加到 WSYM ，按字母顺序排列。以及修改 后如下 void_fastcallTForm1:ButtonRunClick(TObject*Sender)for(CH=&q

18、uot;CH<='A'CH+)SSYMCH=NUL; strcpy(KWORD1,"BEGIN");strcpy(KWORD2,"CALL"); strcpy(KWORD3,"CONST");strcpy(KWORD4,"DEC"); strcpy(KWORD5,"DO");strcpy(KWORD6,"DOWHILE"); strcpy(KWORD7,"DOWNTO");strcpy(KWORD8,"ELSE")

19、;strcpy(KWORD9,"END");strcpy(KWORD10,"FOR"); strcpy(KWORD11,"IF");strcpy(KWORD12,"INC"); strcpy(KWORD13,"MINUSBK");strcpy(KWORD14,"ODD"); strcpy(KWORD15,"PLUSBK");strcpy(KWORD16,"PROCEDURE"); strcpy(KWORD17,"PROGRAM

20、");strcpy(KWORD18,"READ"); strcpy(KWORD19,"REPEAT");strcpy(KWORD20,"RETURN"); strcpy(KWORD21,"THEN");strcpy(KWORD22,"TO"); strcpy(KWORD23,"VAR");strcpy(KWORD24,"UNTIL");strcpy(KWORD25,"WHILE");strcpy(KWORD26,"W

21、RITE"); WSYM1=BEGINSYM;WSYM2=CALLSYM;WSYM3=CONSTSYM;WSYM4=DEC; WSYM5=DOSYM;WSYM6=DOWHILESYM;WSYM7=DOWNTOSYMs;WSYM8=ELSESYM;WSYM9=ENDSYM;WSYM10=FORSYM; WSYM11=IFSYM;WSYM12=INCSYM; WSYM13=MINUSBK;WSYM14=ODDSYM; WSYM15=PLUSBK;WSYM16=PROCSYM;WSYM17=PROGSYM;WSYM18=READSYM;WSYM19=REPEATSYM;WSYM20=RET

22、URNSYM;WSYM21=THENSYM;WSYM22=TOSYM;WSYM23=VARSYM;WSYM24=UNTILSYM;WSYM25=WHILESYM;WSYM26=WRITESYM;SSYM'+'=PLUS;SSYM'-'=MINUS;SSYM'*'=TIMES;SSYM'/'=SLASH;SSYM'('=LPAREN;SSYM')'=RPAREN;SSYM'='=EQL;SSYM','=COMMA;SSYM'.'=PERIOD;SSYM&

23、#39;'=SEMICOLON;因为关键字增加到了26个，所以令constNORW=26;SYMBO由原来的33个值扩展为目前的44个值，SYMOU也由原来的33个元素扩展为目前的 44个元素.我用个SYMMA来记录SYMBO值的个数，所以，除了Error函数中可能岀现的作为参数的“3 3”不被替换为“4 4”外，其余的“3 3”均用“ SYMMA”来替换。SYMBOL扩展完毕。2修改单词：不等号#改为<>只要修改GetSym ()函数。当编译器检测到当前字符为“”时，接着检测下一个字符，如果是“”，则使 SYM=NEQ代码修改如下：if(CH='v')Ge

24、tCh();if(CH='=')SYM=LEQ;GetCh();elseif(CH='>')SYM=NEQ;GetCh();加条件语句的 ELSE 子句该条件语法描述图如下：语句只要在STATEMENT修改如下代码：caseIFSYM:GetSym();CONDITION(SymSetUnion(SymSetNew (T HENSYM,DOSYM),FSYS) ,L EV,TX); if(SYM=THENSYM)GetSym();elseError(16);CX1=CX;GEN(JPC,0,0);STATEMENT(SymSetUnion(SymSetNe

25、w(ELSESYM),FSYS),LEV,TX);if(SYM!=ELSESYM)CODECX1.A=CX;=CX;=CX; 加运算符 += ，-+a) 词法分析1) 在GetSym ()中完成INC ( + + )、 PLUSBK ( + =)的词法分析，代码修改如下: elseif(CH='+')GetCh();if(CH='=')IND!=VARIABLE)/*ASSIGNMENTTONON-VARIABLE*/Error(12);i=0;GetSym();if(SYM=BECOMES)GetSym();EXPRESSION(FSYS,LEV,TX); i

26、f(i!=0)GEN(STO,LEV-TABLEi.,TABLEi.; elseif(SYM=INC)TABLEi.; GEN(LIT,0,1);GEN(OPR,0,2);if(i!=0)GEN(STO,LEV-TABLEi.,TABLEi.; GetSym(); elseif(SYM=DEC)TABLEi.; GEN(LIT,0,1);GEN(OPR,0,3);if(i!=0)GEN(STO,LEV-TABLEi.,TABLEi.; GetSym();在接受到 SYM=IDENT 后，如果 SYM 为 I N C ，则主要执行这四条指令:GEN(LOD,LEV-TABLEi.,TABLEi.

27、 将 IDENT 的值放到栈顶， GEN(LIT,0,1); 将常数 1 放到栈顶，GEN(OPR,0,2) 次栈顶加栈顶，+运GEN(STO,LEV-TABLEi.,TABLEi.; 将栈顶内容保存到 IDENT 中。这样就完成了语句中的 如果 SYM 为 DEC ，则主要执行这四条指令:GEN(LOD,LEV-TABLEi.,TABLEi. 将 IDENT 的值放到栈顶， GEN(LIT,0,1); 将常数 1 放到栈顶，GEN(OPR,0,3) 次栈顶减栈顶，-运GEN(STO,LEV-TABLEi.,TABLEi.; 将栈顶内容保存到 IDENT 中。这样就完成了语句中的 算。其次，再

28、对因子处理程序 FACTOR 修改如下:if(SYM=IDENT)i=POSITION(ID,TX);if(i=0)Error(11);elseswitch(TABLEi.KIND) caseCONSTANT:GEN(LIT,0,TABLEi.VAL);GetSym();break; caseVARIABLE:GEN(LOD,LEV-TABLEi.,TABLEi.;GetSym();if(SYM=INC|SYM=DEC)TABLEi.;TABLEi.;语句IND!=VARIABLE)/*ASSIGNMENTTONON-VARIABLE*/Error(12);i=0;if(i!=0)GEN(LO

29、D,LEV-TABLEi.,TABLEi.;GEN(LIT,0,1);GEN(OPR,0,2);if(i!=0)GEN(STO,LEV-TABLEi.,TABLEi.;GetSym();elseError(45);break;>if(SYM=IDENT)i=POSITION(ID,TX);if(i=0)Error(11);elseif(TABLEi.KIND!=VARIABLE)/*ASSIGNMENTTONON-VARIABLE*/Error(12);i=0;if(i!=0)GEN(LOD,LEV-TABLEi.,TABLEi.;GEN(LIT,0,1);GEN(OPR,0,3);if

30、(i!=0)GEN(STO,LEV-TABLEi.,TABLEi.;GetSym();elseError(45);break;再次，再对因子处理程序FACTOR修改如下：因子elseif(SYM=INC)IND!=VARIABLE)/*ASSIGNMENTTONON-VARIABLE*/Error(12);i=0;if(i!=0)GEN(LOD,LEV-TABLEi.,TABLEi.;GEN(LIT,0,1);GEN(OPR,0,2);if(i!=0)GEN(STO,LEV-TABLEi.,TABLEi.;TABLEi.;IND!=VARIABLE)/*ASSIGNMENTTONON-VARI

31、ABLE*/Error(12);i=0;if(i!=0)GEN(LOD,LEV-TABLEi.,TABLEi.;GEN(LIT,0,1);GEN(OPR,0,3);if(i!=0)GEN(STO,LEV-TABLEi.,TABLEi.;TABLEi.;TABLEi.;GetSym();EXPRESSION(FSYS ,L EV,TX);GEN(OPR,0,2);if(i!=0)GEN(STO,LEV-TABLEi.,TABLEi.;elseif(SYM=MINUSBK)TABLEi.;GetSym();EXPRESSION(FSYS ,L EV,TX);GEN(OPR,0,3);if(i!=0

32、)GEN(STO,LEV-TABLEi.,TABLEi.;这样就完成了对+二运算和二运算的添加。2.增加Pascal的FOR语句：a)格式如下：FOR变量 >:=< 常数>TO(或 DOWNTO常数 >DO <语句>b）添加语句 for 语句的语句语法图如下： 首先 ，词法分析部分增加关键字在 SYMBO里增加 FORSYM,TOSYM,DOWNTQSYM应 SYMMAX=44;NORW=25;初始化中strcpy(KWORD10,"FOR");WSYM10=IFSYM;strcpy(KWORD22,"TO");WSY

33、M22=TOSYM;strcpy(KW0RD7,"D0WNT0"); WSYM7=D0WNT0SYM;其次 ，修改 STATEMENT ，代码如下：if(SYM!=IDENT)Error(47);elsei=POSITION(ID,TX);if(i=0)Error(11); elseif(TABLEi.KIND!=VARIABLE)/*ASSIGNMENTTONON-VARIABLE*/Error(12);i=0;GetSym();if(SYM=BECOMES)GetSym();elseError(13);EXPRESSION(SymSetUnion(SymSetNew(T

34、OSYM,DOWNTOSYM),FSYS),LEV,TX); if(i!=0)GEN(STO,LEV-TABLEi.,TABLEi.;if(SYM=TOSYM)TABLEi.;TABLEi.;GEN(LIT,0,1);GEN(OPR,0,2);GEN(STO,LEV-TABLEi.,TABLEi.;=CX;elseif(SYM=DOWNTOSYM)TABLEi.;GetSym();EXPRESSION(SymSetUnion(SymSetNew(DOSYM),FSYS),LEV,TX);GEN(OPR,0,11);TABLEi.;GEN(LIT,0,1);GEN(OPR,0,3);GEN(ST

35、O,LEV-TABLEi.,TABLEi.;=CX;elseError(47);break; 加一维数组类型首先设置一维数组的左右括号：ssym''=lepa;ind)caseconstant:printf("%dconst%s",i,);printf("val=%dn",tablei.val);fprintf(fas,"%dconst%s",i,);fprintf(fas,"val=%dn",tablei.val);break;casevariable:

36、printf("%dvar%s",i,);printf("lev=%daddr=%dn",tablei.level,tablei.adr);fprintf(fas,"%dvar%s",i,);fprintf(fas,"lev=%daddr=%dn",tablei.level,tablei.adr);break;caseprocedur:printf("%dproc%s",i,); printf("lev=%daddr=%

37、dsize=%dn",tablei.level,tablei.adr,tablei.size); fprintf(fas,"%dproc%s",i,);fprintf(fas,"lev=%dadr=%dsize=%dn",tablei.level,tablei.adr,tablei.size);break;caseprintf("%dvar-array%s",i,);printf("lev=%daddr=%dsize=%dn",tablei.level,tablei.adr,tablei.siz