编译原理-语义分析-实验报告

编译原理实验三：语义分析PAGEPAGE1编译原理实验三语义分析实验报告学院：数学与计算机科学技术学院专业：计算机科学与技术班级：级计算机班小组组员：姓名：学号：姓名：学号：姓名：学号：姓名：学号：实验题目一、实验目的要求学生用与实验2相同的语言，编制语义分析程序。二、实验准备微机CPU主频以上，128M内存，安装好C语言，PASCAL语言，或C++。三、实验时间13学时四、实验内容要求学生用与实验2相同的语言，编制语义分析程序。定义该语言的语义成分，将语义分析程序编制成子程序，在实验2分析出各语法单位后，分析其含义，并将可执行语句或表达式翻译为四元式输出，并将错误信息输出。实验报告必须包括设计的思路，以及测试报告（输入测试例子，输出结果）。五、上交文档1．实验报告（书面）；2．程序文件（通过网络提交）。<program>::=<block>.<block>::=<const-decl><var-decl><proc-decl><statement><const-decl>::=const<const-assignment-list>;|ε<const-assignment-list>::=<ident>=<number>|<const-assignment-list>,<ident>=<number><var-decl>::=var<ident-list>;|ε<ident-list>::=<ident>|<ident-list>,<ident><proc-decl>::=<proc-decl>procedure<ident>;<block>;|ε<statement>::=<ident>:=<expression>|call<ident>|begin<statement-list>end|if<condition>then<statement>|while<condition>do<statement>|ε<statement-list>::=<statement>|<statement-list>;<statement><condition>::=odd<expression>|<expression><relation><expression><relation>::==|<>|<|>|<=|>=<expression>::=<term>|<adding-operator><term>|<expression><adding-operator><term><adding-operator>::=+|-<term>::=<factor>|<term><multiplying-operator><factor><multiplying-operator>::=*|/<factor>::=<ident>|<number>|(<expression>)注意：(1)"ε"表示空串。.(2)<ident>和<number>分别表示标识符和数。。实验报告一．【需求分析】1.PL/M机器的机器指令LODa栈指针增1。装入a的值到栈顶。STOa存栈顶到a。栈指针减1。LITn栈指针增1。装入数n到栈顶。ADD栈顶两个元素相加。弹出这两个元素。存结果在栈顶。MUL栈顶两个元素相乘。弹出这两个元素。存结果在栈顶。这些指令以源码形式由解释程序执行。2.PL/M程序文本及修改原文本：P→S；P|S；！S→id=EE→E+T|TT→T×F|FF→（E）|id|digitid→a|b|……|zdigit→0|1|……|9添上必要的语义动作print()产生中间代码，及相应修改某些产生式修改后的文本：P1→S；P2P→S；！{print(END)}S→id=E{print(STOid)}E→T+E{print(ADD)}E→TT→F×T{print(MUL)}T→FF→（E）F→id{print(LODid)}F→digit{print(LITn)}id→a|b|……|zdigit→0|1|……|9(摘至附录)二．【概要设计】参考附录:有关编译程序/解释程序设计的简单说明存储区采用数组形式，变量按照说明的先后顺序分配存储单元。解释程序利用运行栈进行，所有运算都在栈顶（和次栈顶）进行。编译程序从源程序生成目标代码。解释程序基于前面描述的存储管理方法执行目标代码。变量说明arrayx:保存用户程序arraym:储存用户定义的变量arraystack:运行栈arraycode:存储目标代码arrayadr:用作操作数。如果操作数是变量，存的是地址。如果操作数是数，存的是数值。函数说明Error():出错处理程序init()：初始读入用户程序到数组x。id()给出变量的地址getsym()读入下一符号到变量current.S()处理语句。在处理完赋值号左边后，如果下一符号是“=”，读入下一符号，然后处理表达式。E()处理表达式。在处理好一个项（term）后，当下一符号是“+”，读入下一符号，然后处理项。T()处理项。在处理好一个因子（factor）后，当下一符号是“×”，读入下一符号，然后处理因子。F()处理因子。（1）如果当前符号是“(“,读入下一符号，处理表达式。此后，如果当前符号是“)”,读入下一符号，退出。（2）如果当前符号是变量，读入下个符号，退出。（3）如果都不是，出错error().Interpret()执行用户的目标代码。变量“i”作为指令计数器。就是执行code[i]fori=1,...,j-1.三．【详细的算法描述及源程序清单】主程序main()的流程图init()init()p()对读入的源码进行编译对编译得到的源码进行解释，并输出结果开始读入成功？编译成功？结束失败成功失败成功代码清单及注释分析/*头文件*/#include<stdio.h>#include<fstream.h>#include<stdlib.h>//与exit()相关#include<ctype.h>//与isdigit()和islower()相关/*输入输出文件流*/ifstreamfin("source.txt");//source.txt中存放的是要编译的源码，ofstreamfout("result.txt");/*数据结构*///常量定义，限定数组的长度#definecodemaxlength512#definexmaxlength512#definesmaxdepth512intcode_line;//写code[]的时作计数器intx_line;//读入文件时作计数器intn_error;//错误处理时作计数器charcurrent;//当前处理的字符intforward;//当前处理的字符在数组x[]中的下标intsp;//栈顶指针intsourcelength;//源码的长度enumoperation//定义机器指令类型为枚举operation{LOD,STO,LIT,ADD,MUL,END};structnode//数组code[]的元素结构，包含机器指令类型，{enumoperationop;//包含机器指令类型，chary;//及其操作数};structnodecode[codemaxlength];//存储目标代码charx[xmaxlength];//保存用户程序intstack[smaxdepth];//运行栈intm[26][2];//变量标，即符号表intadr[2];//用作操作数/*getsym()*///读入下一符号到变量currentchargetsym(){forward++;if(forward>sourcelength) exit(1);else returnx[forward];}/*error()*///出错处理程序voiderror(char*str,inta){n_error++;//处理读文件到x[]时出现的错误if(a==0)printf("(%d)读入文件错误(第%d条语句)：%s\n",n_error,x_line,str);//处理编译目标代码时出现的错误else{printf("(%d)编译错误(第%d语句)：%c%s\n",n_error,x_line,current,str);current=getsym();}}/*初始化init()*///初始化，并读入用户的源码到数组x[]中boolinit(){x_line=1;n_error=0;//初始符号表for(inti=0;i<26;i++)m[i][0]=0;/*读入文件source.txt中的源码到x[]数组*/charc;printf("读入文件中……\n");fin>>c;i=0;while(!fin.eof()){if(c=='\0'||c=='\n')//去空白符fin>>c;else { x[i]=c; if(c=='!') { fin>>c; if(fin.eof())//读入文件成功 { sourcelength=i; return1; } else//出现了类似如下的代码："a=1;b=3;!;c=5;!"， //即代码中间出现了!的错误 { error("程序中间出现'!'/n",0); fin>>c; } } elseif(c==';')x_line++;//对源码行的计数 fin>>c; i++; if(i==xmaxlength)//x[]数组溢出检查 { error("源码太长，数组x溢出",0); exit(1);}}}if(i==0)error("source.txt为空文件!请输入源码!",0);//空文件elseerror("程序并未以'!'结尾",0);//读入文件失败return0;}/*id()*///给出变量的地址intid(charc){ returnc-97;}/*writecode()*///写入代码到code数组voidwritecode(enumoperationa,charb)//写带操作数的指令{code[code_line].op=a;code[code_line].y=b;code_line++;if(code_line==codemaxlength) //溢出检查{printf("生成的目标代码太长，code数组溢出！");exit(1);}}voidwritecode(enumoperationa) //写不带操作数的指令{code[code_line].op=a;code_line++;if(code_line==codemaxlength) //溢出检查{printf("生成的目标代码太长，code数组溢出！");exit(1);}}/*处理因子--F()*/intE();intF(){//处理Ｆ－＞（Ｅ）if(current=='('){ current=getsym();E();if(current==')') {current=getsym();return1; }else { error("括号不匹配",1);//类似a=1;b=2+(a*4;!错误current=x[--forward]; return0; }}//处理F->idelseif(islower(current)){if(m[id(current)][0]==0){error("变量未定义",1);//赋值语句右值中出现未定义的id，例a=b+1;!中的breturn0;}else{writecode(LOD,current); current=getsym(); return1; }}//处理F->digitelseif(isdigit(current)){writecode(LIT,current);current=getsym();return1;}//a=!情况和a=;!情况elseif(current=='!'||current==';') {error("右值出错!",1);current=x[--forward];return0;}//非法变量else{error("非法变量",1);return0;}}/*处理项T()*///处理T->F或T->F*TintT(){F();if(current=='*')//处理T->F*T{current=getsym();T();writecode(MUL);//语义动作}return1;}/*处理表达式-E()*///处理E->T或E->T*EintE(){T();if(current=='+'){current=getsym();E();writecode(ADD);//语义动作}return1;}/*处理语句S()*///S→id=Eints(){charc;if(islower(current)){if(m[id(current)][0]==0)//判断id是否已定义m[id(current)][0]=1;c=current;current=getsym();if(current=='='){current=getsym(); E(); writecode(STO,c);//语义动作 return1;}else{error("缺少'='",1);//a=1;b1;!情况 current=x[--forward]; E(); return0;}}elseif(current=='='){error("缺少左值",1);//a=1;=2;!情况E();return0;;}elseif(current==';'){error("空语句",1);//a=1;;b=2;!情况current=x[--forward];return1;}else{error("非法左值",1);//a=1;A=3;!if(current=='='){current=getsym(); E(); return1;}else{error("缺少'='",1);//a=1;A3;! current=x[--forward]; E(); return0;}}}/*编译主程序P()*///处理P→S；P|S；！intp(){s();if(current==';'){x_line++;current=getsym();if(current=='!'){writecode(END);return1;}else{p();return1;}}else//a=1;b=2c=a+b;!{error("语句缺少';'",1);current=x[--forward];p();return0;}}/*show()*///输出执行栈中数据及将要执行的目标指令intshow(enumoperationoper,charc){inti;for(i=0;i<=sp;i++)//输出栈fout<<stack[i]<<"";fout<<'\t'<<'\t'<<'\t';switch(oper)//输出指令{caseLOD:fout<<"LOD"<<c<<endl;break;caseSTO:fout<<"STO"<<c<<endl;break;caseLIT:fout<<"LIT"<<c<<endl;break;caseADD:fout<<"ADD"<<endl;break;caseMUL:fout<<"MUL"<<endl;break;}return0;}/*interpret()*///解释程序，执行用户的目标代码intinterpret(){code_line=0;sp=0;//用0表示栈底，即实际上栈是从stack[1]开始，这样方便阅读charc;enumoperationoper;while(1)//开始执行{oper=code[code_line].op;c=code[code_line].y;show(oper,c);switch(oper){caseLOD:stack[++sp]=m[id(c)][1]; break;caseSTO:m[id(c)][1]=stack[sp--]; break;caseLIT:stack[++sp]=int(c)-48; break;caseADD:adr[0]=stack[sp--]; adr[1]=stack[sp]; stack[sp]=adr[0]+adr[1]; break;caseMUL:adr[0]=stack[sp--]; adr[1]=stack[sp]; stack[sp]=adr[0]*adr[1]; break;caseEND:return0;}if(oper==END)break;//执行结束code_line++;}return0;}/*主程序*/intmain(){fout.open("code.txt");//建立文件，用来存目标代码fout.close();fout.open("result.txt");//建立文件，用来显示目标代码的执行过程fout.close();inti=0;charc;//////////////读入源码init();if(n_error){printf("初始读入文本文件source.txt失败！\n请修改源码并重新读入\n"); return0;}elseprintf("读入文本文件source.txt成功!\n\n");/////////////编译源码，产生目标指令while(1){printf("是否进行编译（按回车确定）");c=getchar();if(c=='\n')break;}printf("编译中……\n");n_error=0;x_line=1;forward=-1;current=getsym();p();//编译if(n_error){ printf("编译失败!请修改源码并重新读入文件!\n"); return0;}else{……\n\n"); enumoperationoper; fout.open("code.txt");//输出目标代码到code.txt文本中 while(1) { oper=code[i].op; c=code[i].y; switch(oper) { caseLOD: fout<<i<<":LOD"<<c<<endl;break; caseSTO: fout<<i<<":STO