編譯原理課程設(shè)計(jì)-pl_0編譯器及其擴(kuò)充

1、<p><b>　　一、課程設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：PL/0編譯器及其擴(kuò)充。</p><p>　　設(shè)計(jì)內(nèi)容：對(duì)PL/0語(yǔ)言進(jìn)行擴(kuò)充的內(nèi)容為：</p><p>　　1、增加運(yùn)算符定義，如++、--、+=、-=等；</p><p>　　2、擴(kuò)充語(yǔ)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(chǔ)上增加實(shí)型，數(shù)組類型，記錄類型或結(jié)構(gòu)體類型等；</p><p>　　4、增加函數(shù)調(diào)用功能，進(jìn)一步擴(kuò)充帶參數(shù)，返回值的函數(shù)功能；</p><p>　　5、增加類，補(bǔ)充封裝、繼承、多態(tài)等面向?qū)ο筇匦裕蛇x）。</p><p><b>　　二、實(shí)驗(yàn)環(huán)

3、境與工具</b></p><p>　　計(jì)算機(jī)及操作系統(tǒng)：PC機(jī)，Windows2000，WindowsXP</p><p><b>　　程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言：C</b></p><p>　　教學(xué)型編譯程序：PL/0 </p><p><b>　　源語(yǔ)言：C語(yǔ)言</b></p>&l

4、t;p>　　實(shí)現(xiàn)工具：Visual C++ 6.0</p><p>　　運(yùn)行平臺(tái)：Windows 7</p><p>　　三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明與功能塊描述</p><p><b>　　1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明</b></p><p>　　（1）PL/0 語(yǔ)言編譯器</p><p>　　PL/0語(yǔ)言可看成

5、是PASCAL語(yǔ)言的子集，它的編譯程序是一個(gè)編譯解釋執(zhí)行系統(tǒng)。PL/0的目標(biāo)程序?yàn)榧傧霔Ｊ接?jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言，與具體計(jì)算機(jī)無(wú)關(guān)。</p><p>　　PL/0 的編譯程序采用一趟掃描方式，以語(yǔ)法分析程序?yàn)楹诵?，詞法分析程序和代碼生成程序都作為一個(gè)獨(dú)立的過(guò)程，當(dāng)語(yǔ)法分析需要讀單詞時(shí)就用詞法分析程序，而當(dāng)語(yǔ)法分析正確需生成相應(yīng)的目標(biāo)代碼時(shí)，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(guò)程標(biāo)識(shí)符的說(shuō)明與引用之

6、間的信息聯(lián)系。用出錯(cuò)處理程序?qū)υ~法和語(yǔ)法分析遇到的錯(cuò)誤給出在源程序中出錯(cuò)的位置和錯(cuò)誤性質(zhì)。</p><p>　　PL/0編譯程序的結(jié)構(gòu)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(hào)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(yīng)標(biāo)識(shí)符上去的。這種聯(lián)系是在處理常數(shù)、變量和過(guò)程說(shuō)明完成的。為此，標(biāo)識(shí)符表應(yīng)包含每一標(biāo)識(shí)符所聯(lián)系的屬性；如果標(biāo)識(shí)符被說(shuō)明為常數(shù)，其屬性值為常數(shù)值；如果標(biāo)識(shí)符被說(shuō)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(biāo)識(shí)符被說(shuō)明為過(guò)程，其屬性就是過(guò)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(wù)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(gè)變量說(shuō)明，就將數(shù)據(jù)單元的下標(biāo)加一（PL/0 機(jī)中，每個(gè)變量占一個(gè)存貯單元）。開始編譯一個(gè)過(guò)程時(shí)，要對(duì)數(shù)據(jù)單元的下標(biāo)dx 賦初值，表示新開辟一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)。dx 的初值為3，因?yàn)槊總€(gè)數(shù)據(jù)區(qū)包含三個(gè)內(nèi)部變量RA，DL 和SL。</p><p>　　2、運(yùn)行時(shí)存儲(chǔ)組

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

10、（這里的父過(guò)程是按定義過(guò)程時(shí)的嵌套情況來(lái)定的，而不是按執(zhí)行時(shí)的調(diào)用順序定的）的變量時(shí)，可以通過(guò)靜態(tài)鏈，跳過(guò)個(gè)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(guò)偏移地址訪問(wèn)它。</p><p>　　在過(guò)程返回時(shí)，解釋程序通過(guò)返回地址恢復(fù)指令指針的值到調(diào)用前的地址，通過(guò)當(dāng)前段基址恢復(fù)數(shù)據(jù)段分配指針，通過(guò)動(dòng)態(tài)鏈恢復(fù)局部段基址指針。實(shí)現(xiàn)子過(guò)程的返回。對(duì)于主程序來(lái)說(shuō)，解釋程序會(huì)遇到返回地址為0的情況，這時(shí)就認(rèn)

11、為程序運(yùn)行結(jié)束。</p><p>　　解釋程序過(guò)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(wèn)局部變量的指令中會(huì)經(jīng)常用。</p><p>　　類P-CODE代碼解釋執(zhí)行的部分通過(guò)循環(huán)和簡(jiǎn)單的case判斷不同的指令，做出相應(yīng)的動(dòng)作。當(dāng)遇到主程序中的返回指令時(shí)，指令指針會(huì)指到0位置，把這樣一個(gè)條件作為

12、終至循環(huán)的條件，保證程序運(yùn)行可以正常的結(jié)束。</p><p><b>　　3、語(yǔ)法分析方法</b></p><p>　　語(yǔ)法分析的任務(wù)是識(shí)別由詞法分析給出的單詞符號(hào)序列在結(jié)構(gòu)上是否符合給定的文法規(guī)則.PL/0編譯程序的語(yǔ)法分析采用了自頂向下的遞歸子程序法.粗略地說(shuō):就是對(duì)應(yīng)每個(gè)非終結(jié)符語(yǔ)法單元,編一個(gè)獨(dú)立的處理過(guò)程(或子程序).語(yǔ)法分析研究從讀入第一個(gè)單詞開始由非終結(jié)

13、符程序即開始符出發(fā),沿語(yǔ)法描述圖箭頭所指出的方向進(jìn)行分析.當(dāng)遇到非終結(jié)符時(shí),則調(diào)用相應(yīng)的處理過(guò)程,從語(yǔ)法描述圖看也就進(jìn)入了一個(gè)語(yǔ)法單元,再沿當(dāng)前所進(jìn)入的語(yǔ)法描述圖的箭頭方向進(jìn)行分析,當(dāng)遇到描述圖中是終結(jié)符時(shí),則判斷當(dāng)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(yīng)的語(yǔ)義程序(就是翻譯程序).再讀取下一個(gè)單詞繼續(xù)分析.遇到分支點(diǎn)時(shí)將當(dāng)前的單詞與分支點(diǎn)上的多個(gè)終結(jié)符逐個(gè)相比較,若都不匹配時(shí)可能是進(jìn)入下一非終結(jié)符語(yǔ)法單位或是出錯(cuò).&l

14、t;/p><p>　　如果一個(gè)PL/0語(yǔ)言程序的單詞序列在整修語(yǔ)法分析中,都能逐個(gè)得到匹配,直到程序結(jié)束’.’,這時(shí)就說(shuō)所輸入的程序是正確的.對(duì)于正確的語(yǔ)法分析做相應(yīng)的語(yǔ)義翻譯,最終得出目標(biāo)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(guò)程被引用的分程序與說(shuō)明該變量或過(guò)程 的分程序之間的層次差.a的含意對(duì)不同的指令有所區(qū)別,見下面對(duì)每條指令解釋說(shuō)明.</p><p><b>　　四、測(cè)試用例</b></p><p>　　增加 注釋; 注釋由/和/包含；</p><p>　　2.賦值運(yùn)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(yùn)行結(jié)果：</b></p><p><b>　　開發(fā)過(guò)程</b></p><p><b>　　.h</b></p><p>　　# define norw 19 /*關(guān)鍵字個(gè)數(shù)*

19、/ //關(guān)鍵字個(gè)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(hào)的最大

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

21、lt;/p><p><b>　　/*符號(hào)*/</b></p><p>　　//運(yùn)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(hào)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(shè)置保留字符號(hào)*/</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(kuò)充賦值運(yùn)算*=和/=</p><p>

31、;　　在int statement(bool* fsys,int * ptx,int lev)中增加：        else if(sym==timeseql) // *=運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(lái)擴(kuò)展高級(jí)語(yǔ)

38、言的某些語(yǔ)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(gè)棧貌似不能精確地達(dá)到目標(biāo)，多個(gè)不同數(shù)據(jù)類型的棧在PL0結(jié)構(gòu)中又不能很好地轉(zhuǎn)換類型，多種數(shù)據(jù)類型間運(yùn)算很不方便。</p><p>　　2、在答辯的過(guò)程中，老師提問(wèn)了以下幾個(gè)問(wèn)題：</p><p>　?。?）在擴(kuò)充賦值運(yùn)算*=、/=時(shí)，一共用了幾個(gè)測(cè)試用例?</p><p>　　一共用了1個(gè)測(cè)試用例。<

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