編譯原理課程設計-pl_0編譯器及其擴充

1、<p><b>　　一、課程設計要求</b></p><p>　　設計題目：PL/0編譯器及其擴充。</p><p>　　設計內(nèi)容：對PL/0語言進行擴充的內(nèi)容為：</p><p>　　1、增加運算符定義，如++、--、+=、-=等；</p><p>　　2、擴充語句定義，如else,for, switch…c

2、ase,continue等；</p><p>　　3、增加數(shù)據(jù)類型，在現(xiàn)有整型、邏輯型基礎上增加實型，數(shù)組類型，記錄類型或結(jié)構體類型等；</p><p>　　4、增加函數(shù)調(diào)用功能，進一步擴充帶參數(shù)，返回值的函數(shù)功能；</p><p>　　5、增加類，補充封裝、繼承、多態(tài)等面向?qū)ο筇匦裕蛇x）。</p><p><b>　　二、實驗環(huán)

3、境與工具</b></p><p>　　計算機及操作系統(tǒng)：PC機，Windows2000，WindowsXP</p><p><b>　　程序設計語言：C</b></p><p>　　教學型編譯程序：PL/0 </p><p><b>　　源語言：C語言</b></p>&l

4、t;p>　　實現(xiàn)工具：Visual C++ 6.0</p><p>　　運行平臺：Windows 7</p><p>　　三、結(jié)構設計說明與功能塊描述</p><p><b>　　1.結(jié)構設計說明</b></p><p>　?。?）PL/0 語言編譯器</p><p>　　PL/0語言可看成

5、是PASCAL語言的子集，它的編譯程序是一個編譯解釋執(zhí)行系統(tǒng)。PL/0的目標程序為假想棧式計算機的匯編語言，與具體計算機無關。</p><p>　　PL/0 的編譯程序采用一趟掃描方式，以語法分析程序為核心，詞法分析程序和代碼生成程序都作為一個獨立的過程，當語法分析需要讀單詞時就用詞法分析程序，而當語法分析正確需生成相應的目標代碼時，則調(diào)用代碼生成程序。此外，用表格管理程序建立變量，常量和過程標識符的說明與引用之

6、間的信息聯(lián)系。用出錯處理程序?qū)υ~法和語法分析遇到的錯誤給出在源程序中出錯的位置和錯誤性質(zhì)。</p><p>　　PL/0編譯程序的結(jié)構圖</p><p><b>　　各功能模塊描述</b></p><p>　　PL/0編譯程序的總體流程圖</p><p><b>　　三、主要成分描述</b><

7、/p><p><b>　　1、符號表</b></p><p>　　為了組成一條指令，編譯程序必須知道其操作碼及其參數(shù)（數(shù)或地址）。這些值是由編譯程序本身聯(lián)系到相應標識符上去的。這種聯(lián)系是在處理常數(shù)、變量和過程說明完成的。為此，標識符表應包含每一標識符所聯(lián)系的屬性；如果標識符被說明為常數(shù)，其屬性值為常數(shù)值；如果標識符被說明成變量，其屬性就是由層次和修正量（偏移量）組成的地址

8、；如果標識符被說明為過程，其屬性就是過程的入口地址及層次。常數(shù)的值由程序正文提供，編譯的任務就是確定存放該值的地址。我們選擇順序分配變量和代碼的方法；每遇到一個變量說明，就將數(shù)據(jù)單元的下標加一（PL/0 機中，每個變量占一個存貯單元）。開始編譯一個過程時，要對數(shù)據(jù)單元的下標dx 賦初值，表示新開辟一個數(shù)據(jù)區(qū)。dx 的初值為3，因為每個數(shù)據(jù)區(qū)包含三個內(nèi)部變量RA，DL 和SL。</p><p>　　2、運行時存儲組

9、織和管理</p><p>　　對于源程序的每一個過程（包括主程序），在被調(diào)用時，首先在數(shù)據(jù)段中開辟三個空間，存放靜態(tài)鏈SL、動態(tài)鏈DL和返回地址RA。靜態(tài)鏈記錄了定義該過程的直接外過程（或主程序）運行時最新數(shù)據(jù)段的基地址。動態(tài)鏈記錄調(diào)用該過程前正在運行的過程的數(shù)據(jù)段基址。返回地址記錄了調(diào)用該過程時程序運行的斷點位置。對于主程序來說，SL、DL和RA的值均置為0。靜態(tài)鏈的功能是在一個子過程要引用它的直接或間接父過程

10、（這里的父過程是按定義過程時的嵌套情況來定的，而不是按執(zhí)行時的調(diào)用順序定的）的變量時，可以通過靜態(tài)鏈，跳過個數(shù)為層差的數(shù)據(jù)段，找到包含要引用的變量所在的數(shù)據(jù)段基址，然后通過偏移地址訪問它。</p><p>　　在過程返回時，解釋程序通過返回地址恢復指令指針的值到調(diào)用前的地址，通過當前段基址恢復數(shù)據(jù)段分配指針，通過動態(tài)鏈恢復局部段基址指針。實現(xiàn)子過程的返回。對于主程序來說，解釋程序會遇到返回地址為0的情況，這時就認

11、為程序運行結(jié)束。</p><p>　　解釋程序過程中的base函數(shù)的功能，就是用于沿著靜態(tài)鏈，向前查找相差指定層數(shù)的局部數(shù)據(jù)段基址。這在使用sto、lod、stoArr、lodArr等訪問局部變量的指令中會經(jīng)常用。</p><p>　　類P-CODE代碼解釋執(zhí)行的部分通過循環(huán)和簡單的case判斷不同的指令，做出相應的動作。當遇到主程序中的返回指令時，指令指針會指到0位置，把這樣一個條件作為

12、終至循環(huán)的條件，保證程序運行可以正常的結(jié)束。</p><p><b>　　3、語法分析方法</b></p><p>　　語法分析的任務是識別由詞法分析給出的單詞符號序列在結(jié)構上是否符合給定的文法規(guī)則.PL/0編譯程序的語法分析采用了自頂向下的遞歸子程序法.粗略地說:就是對應每個非終結(jié)符語法單元,編一個獨立的處理過程(或子程序).語法分析研究從讀入第一個單詞開始由非終結(jié)

13、符程序即開始符出發(fā),沿語法描述圖箭頭所指出的方向進行分析.當遇到非終結(jié)符時,則調(diào)用相應的處理過程,從語法描述圖看也就進入了一個語法單元,再沿當前所進入的語法描述圖的箭頭方向進行分析,當遇到描述圖中是終結(jié)符時,則判斷當前讀入的單詞是否與圖中的終結(jié)符相匹配,若匹配,則執(zhí)行相應的語義程序(就是翻譯程序).再讀取下一個單詞繼續(xù)分析.遇到分支點時將當前的單詞與分支點上的多個終結(jié)符逐個相比較,若都不匹配時可能是進入下一非終結(jié)符語法單位或是出錯.&l

14、t;/p><p>　　如果一個PL/0語言程序的單詞序列在整修語法分析中,都能逐個得到匹配,直到程序結(jié)束’.’,這時就說所輸入的程序是正確的.對于正確的語法分析做相應的語義翻譯,最終得出目標程序。</p><p><b>　　4、中間代碼表示</b></p><p>　　中間代碼表示格式如下:</p><p>　　其中f代表

15、功能碼,L表示層次差,也就是變量或過程被引用的分程序與說明該變量或過程 的分程序之間的層次差.a的含意對不同的指令有所區(qū)別,見下面對每條指令解釋說明.</p><p><b>　　四、測試用例</b></p><p>　　增加 注釋; 注釋由/和/包含；</p><p>　　2.賦值運算： *=，/=</p><p>&

16、lt;b>　　代碼如下：</b></p><p><b>　　var x,y;</b></p><p><b>　　begin</b></p><p><b>　　x:=5;</b></p><p><b>　　y:=10;</b><

17、;/p><p><b>　　x*=y;</b></p><p><b>　　y/=x;</b></p><p><b>　　write(x);</b></p><p><b>　　write(y);</b></p><p><b&

18、gt;　　End.</b></p><p><b>　　運行結(jié)果：</b></p><p><b>　　開發(fā)過程</b></p><p><b>　　.h</b></p><p>　　# define norw 19 /*關鍵字個數(shù)*

19、/ //關鍵字個數(shù)數(shù)由初始值13增加至19</p><p>　　# define txmax 100 /*名字表容量*/</p><p>　　# define nmax 14 /*number的最大位數(shù)*/</p><p>　　# define al 10 /*符號的最大

20、長度*/</p><p>　　# define amax 2047 /*地址上界*/</p><p>　　# define levmax 3 /*最大允許過程嵌套聲明層數(shù)[0，lexmax]*/</p><p>　　# define cxmax 200 /*最多的虛擬機代碼數(shù)*/&

21、lt;/p><p><b>　　/*符號*/</b></p><p>　　//運算符 *=，/=</p><p>　　enum symbol{</p><p>　　nul, ident, number, plus, minus,</p><p>　　times, sl

22、ash, oddsym, eql, neq,</p><p>　　lss, leq, gtr, geq, lparen,</p><p>　　rparen, comma, semicolon,period, becomes,</p><p>　　beginsym, endsym, ifsym, then

23、sym, whilesym,</p><p>　　writesym, readsym, dosym, callsym, constsym,</p><p>　　varsym, procsym, timeseql, slasheql</p><p><b>　　};</b></p><p>　　#define s

24、ymnum 42 //符號數(shù)初始值由32增加至42</p><p><b>　　.cpp</b></p><p>　　strcpy(&(word[0][0]),"begin");</p><p>　　strcpy(&(word[1][0]),"call");</p>&

25、lt;p>　　strcpy(&(word[3][0]),"const");</p><p>　　strcpy(&(word[4][0]),"do");</p><p>　　strcpy(&(word[7][0]),"end");</p><p>　　strcpy(&(w

26、ord[9][0]),"if");</p><p>　　strcpy(&(word[10][0]),"odd");</p><p>　　strcpy(&(word[11][0]),"procedure");</p><p>　　strcpy(&(word[12][0]),"

27、read");</p><p>　　strcpy(&(word[14][0]),"then");</p><p>　　strcpy(&(word[16][0]),"var");</p><p>　　strcpy(&(word[17][0]),"while");</p&

28、gt;<p>　　strcpy(&(word[18][0]),"write");</p><p>　　/*設置保留字符號*/</p><p>　　wsym[0]=beginsym;</p><p>　　wsym[1]=callsym;</p><p>　　wsym[3]=constsym;</p

29、><p>　　wsym[4]=dosym;</p><p>　　wsym[7]=endsym;</p><p>　　wsym[9]=ifsym;</p><p>　　wsym[10]=oddsym;</p><p>　　wsym[11]=procsym;</p><p>　　wsym[12]=rea

30、dsym;</p><p>　　wsym[14]=thensym;</p><p>　　wsym[16]=varsym;</p><p>　　wsym[17]=whilesym;</p><p>　　wsym[18]=writesym;</p><p>　　擴充賦值運算*=和/=</p><p>

31、;　　在int statement(bool* fsys,int * ptx,int lev)中增加：        else if(sym==timeseql) // *=運算 </p><p><b>　　{</b></p><p><b

32、>　　getsymdo;</b></p><p>　　memcpy(nxtlev,fsys,sizeof(bool)* symnum);</p><p>　　gendo(lod,lev-table[i].level,table[i].adr);</p><p>　　expressiondo(nxtlev,ptx,lev);</p>&

33、lt;p><b>　　if(i!=0)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　gendo(opr,0,4);</p><p>　　gendo(sto,lev-table[i].level,table[i].adr);</p><p><b>　　}<

34、;/b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(sym==slasheql) // /=運算 </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　getsymdo;</b></p><p>　

35、　memcpy(nxtlev,fsys,sizeof(bool)* symnum);</p><p>　　gendo(lod,lev-table[i].level,table[i].adr);</p><p>　　expressiondo(nxtlev,ptx,lev);</p><p><b>　　if(i!=0)</b></p>

36、<p><b>　　{</b></p><p>　　gendo(opr,0,5);</p><p>　　gendo(sto,lev-table[i].level,table[i].adr);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b&

37、gt;</p><p><b>　　完成情況</b></p><p>　　1、增加 注釋; 注釋由/和/包含</p><p>　　2、*=，/=兩種賦值運算</p><p><b>　　七、總結(jié)</b></p><p>　　1、PL0代碼的框架有很大的局限性，用它來擴展高級語

38、言的某些語句的完整功能很麻煩，就例如各種基本類型之間的轉(zhuǎn)換，一個棧貌似不能精確地達到目標，多個不同數(shù)據(jù)類型的棧在PL0結(jié)構中又不能很好地轉(zhuǎn)換類型，多種數(shù)據(jù)類型間運算很不方便。</p><p>　　2、在答辯的過程中，老師提問了以下幾個問題：</p><p>　?。?）在擴充賦值運算*=、/=時，一共用了幾個測試用例?</p><p>　　一共用了1個測試用例。<

39、;/p><p>　?。?）在擴充賦值運算*=、/=時，分別在源代碼哪些地方進行了擴充？</p><p>　　本次擴充是在statement函數(shù)中進行擴充，還在頭文件的enum symbol中增加了timeseql, slasheql。</p><p>　　3、通過這個編譯原理PL/0編譯器的擴充，終于可以把課本的理論知識與實際問題結(jié)合起來。一開始由于對編譯原理的掌握還不