2022年编译原理实验 .pdf

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1、编译原理实验报告一.实 验题目使用编译构造工具实现一个扩充PL0 语言的编译器。二. 实验成员 * 0456* * 0456* * 0456* 三. 实验内容 使用编译构造工具实现一个扩充PL0 语言的编译器。扩 充PL0语 言 是 在PL0语 言 的 基 础 上 增 加 对 整 型 一 维 数 组 的 支 持 、 扩 充IF-THEN-ELSE条件语句、增加REPEAT 语句、支持带参数的过程和增加注释，如下所示：（1）整型一维数组，数组的定义格式为：VAR (:) z其中上界和下界可以是整数或者常量标识名。z访问数组元素的时候，数组下标是整型的表达式，包括整数、 常量或者变量和它们的组合。

2、例如，假设a 是常量， b 是整型变量， c 是数组，这些访问方式都应该可以使用：c(1)，c(a)，c(b)，c(b+c(1) 。（2）扩充条件语句，格式为：:= IF THEN ELSE （3）增加 REPEAT 语句，格式为： := REPEAT UNTIL (4) 支持带参数（传值参数 ）的过程，定义和调用形式如下: := PROCEDURE (, ) ; := CALL ( , ) (5) 注释单行注释以 开始，以 结束，注释内容不包括 和 . 四系统设计 PL/0 语言的编译过程采用一趟扫描的方式，以语法分析程序为核心， 词法分析程序和代码生成程序都作为一个独立的过程，当语法分析需

3、要读单词就调用词法分析程序，而当语法分析正确需生成相应的目标代码时，则调用代码生成程序。此外， 用表格管理程序建立变量、常量和过程标识符的说明与引用之间的信息联系；用出错1名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 24 页 - - - - - - - - - 处理程序对词法和语法分析遇到的错误给出在源程序中出错的位置和错误性质；当源程序编译正确时， PL/0 编译程序自动调用解释执行程序，对目标代码进行解释执行，并按用户程序要求输入数据和输出运行结果。本程序编译和解

4、释执行的结构图如下所示：PL/0 编译程序词法分析的设计与实现识别的单词：保留字或关键字：如：BEGIN 、 END 、 IF 、 THEN等运算符：如： +、-、* 、/、 ：=、#、=、=等标识符：用户定义的变量名、常数名、过程名常数：如： 10、25、100 等整数界符：如： , 、. 、 ; 、( 、) 等词法分析完成的功能1. 滤空格2. 识别保留字3. 识别标识符5. 拼数6. 拼复合词7. 输出源程序PL/0 编译程序语法分析的设计与实现语法分析程序采用自顶向下的语法分析递归子程序法：对应每个非终结符语法单元，编一个独立的处理过程（或子程序）。语法分析从读入第一个单词开始，由非终

5、结符（即开始符）出发，沿语法描述图箭头所指出的方向进行分析。当遇到非终结符时，则调用相应的处理过程，从语法描述图看，也就进2名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 24 页 - - - - - - - - - 入了一个语法单元，再沿当前所进入的语法单元所指箭头方向继续进行分析。当遇到描述图中是终结符时， 则判断当前读入的单词是否与图中的终结符相匹配，若匹配， 再读取下一个单词继续分析。 遇到分支点时， 将当前的单词与分支点上多个终结符逐个相比较，若都不匹配时可能是

6、进入下一个非终结符语法单位或是出错。3名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 24 页 - - - - - - - - - 4名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 24 页 - - - - - - - - - 5名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心

7、整理 - - - - - - - 第 5 页，共 24 页 - - - - - - - - - 语法分析，语句部分的处理int statement(bool* fsys,int* ptx,int lev) int i,cx1,cx2; bool nxtlevsymnum; if(sym=ident) i=position(id,*ptx); if(i=0) error(11); else if(tablei.kind!=variable) error(12); i=0; else 6名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - -

8、 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 24 页 - - - - - - - - - getsymdo; if(sym=becomes) getsymdo; else error(13); memcpy(nxtlev,fsys,sizeof(bool)*symnum); expressiondo(nxtlev,ptx,lev); if(i!=0) gendo(sto,lev-tablei.level,tablei.adr); /if(i=0) else if(sym=readsym) getsymdo; if(sym!=lparen) error(34); else do

9、getsymdo; if(sym=ident) i=position(id,*ptx); else i=0; if(i=0) error(35); 7名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 24 页 - - - - - - - - - else gendo(opr,0,16); gendo(sto,lev-tablei.level,tablei.adr); getsymdo; while(sym=comma); if(sym!=rparen) error(33);

10、 while(!inset(sym,fsys) getsymdo; else getsymdo; else if(sym=writesym) getsymdo; if(sym=lparen) do getsymdo; memcpy(nxtlev,fsys,sizeof(bool)*symnum); nxtlevrparen=true; nxtlevcomma=true; expressiondo(nxtlev,ptx,lev); gendo(opr,0,14); while(sym=comma); if(sym!=rparen) error(33); else getsymdo; 8名师资料总

11、结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 24 页 - - - - - - - - - gendo(opr,0,15); else if(sym=callsym) getsymdo; if(sym!=ident) error(14); else i=position(id,*ptx); if(i=0) error(11); else if(tablei.kind=procedur) gendo(cal,lev-tablei.level,tablei.adr); else er

12、ror(15); getsymdo; else if(sym=ifsym) getsymdo; memcpy(nxtlev,fsys,sizeof(bool)*symnum); nxtlevthensym=true; nxtlevdosym=true; conditiondo(nxtlev,ptx,lev); if(sym=thensym) 9名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 24 页 - - - - - - - - - getsymdo; else err

13、or(16); cx1=cx; gendo(jpc,0,0); statementdo(fsys,ptx,lev); codecx1.a=cx; if(sym=thensym) getsymdo; else error(16); cx1=cx; gendo(jpc,0,0); statementdo(fsys,ptx,lev); if( sym=elsesym ) codecx1.a=cx+1; statementdo(fsys,ptx,lev); else codecx1.a=cx; else if(sym=beginsym) getsymdo; memcpy(nxtlev,fsys,siz

14、eof(bool)*symnum); nxtlevsemicolon=true; nxtlevendsym=true; statementdo(nxtlev,ptx,lev); while(inset(sym,statbegsys)|sym=semicolon) if(sym=semicolon) getsymdo; else 10名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 24 页 - - - - - - - - - error(10); statementdo(

15、nxtlev,ptx,lev); if(sym=endsym) getsymdo; else error(17); else if(sym=whilesym) cx1=cx; getsymdo; memcpy(nxtlev,fsys,sizeof(bool)*symnum); nxtlevdosym=true; conditiondo(nxtlev,ptx,lev); cx2=cx; gendo(jpc,0,0); if(sym=dosym) getsymdo; else error(18); statementdo(fsys,ptx,lev); gendo(jmp,0,cx1); codec

16、x2.a=cx; else if( sym=repeatsym ) cx1=cx; getsymdo; statementdo(fsys,ptx,lev); 11名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 24 页 - - - - - - - - - if( sym=untilsym ) getsymdo; condition(fsys,ptx,lev); gendo(jpc,0,cx1); else memset(nxtlev,0,sizeof(bool)*sym

17、num); testdo(fsys,nxtlev,19); return 0; 表达式分析处理int expression(bool* fsys,int* ptx,int lev) enum symbol addop; bool nxtlevsymnum; if(sym=plus|sym=minus) addop=sym; getsymdo; memcpy(nxtlev,fsys,sizeof(bool)*symnum); nxtlevplus=true; nxtlevminus=true; termdo(nxtlev,ptx,lev); if(addop=minus) gendo(opr,0

18、,1); else memcpy(nxtlev,fsys,sizeof(bool)*symnum); nxtlevplus=true; nxtlevminus=true; 12名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 24 页 - - - - - - - - - termdo(nxtlev,ptx,lev); while(sym=plus|sym=minus) addop=sym; getsymdo; memcpy(nxtlev,fsys,sizeof(bool)

19、*symnum); nxtlevplus=true; nxtlevminus=true; termdo(nxtlev,ptx,lev); if(addop=plus) gendo(opr,0,2); else gendo(opr,0,3); return 0; /expression 项分析处理过程int term(bool* fsys,int* ptx,int lev) enum symbol mulop; bool nxtlevsymnum; memcpy(nxtlev,fsys,sizeof(bool)*symnum); nxtlevtimes=true; nxtlevslash=tru

20、e; factordo(nxtlev,ptx,lev); while(sym=times|sym=slash) mulop=sym; getsymdo; factordo(nxtlev,ptx,lev); if(mulop=times) gendo(opr,0,4); else gendo(opr,0,5); 13名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 24 页 - - - - - - - - - return 0; /term 因子分析处理int factor

21、(bool* fsys,int* ptx,int lev) int i; bool nxtlevsymnum; testdo(facbegsys,fsys,24); while(inset(sym,facbegsys) if(sym=ident) i=position(id,*ptx); if(i=0) error(11); else switch(tablei.kind) case constant: gendo(lit,0,tablei.val); break; case variable: gendo(lod,lev-tablei.level,tablei.adr); break; ca

22、se procedur: error(21); break; getsymdo; else if(sym=number) if(numamax) error(31); num=0; 14名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 24 页 - - - - - - - - - gendo(lit,0,num); getsymdo; else if(sym=lparen) getsymdo; memcpy(nxtlev,fsys,sizeof(bool)*symnum)

23、; nxtlevrparen=true; expressiondo(nxtlev,ptx,lev); if(sym=rparen) getsymdo; else error(22); testdo(fsys,facbegsys,23); return 0; /factor 条件和表达式的处理int condition(bool* fsys,int* ptx,int lev) enum symbol relop; bool nxtlevsymnum; if(sym=oddsym) getsymdo; expressiondo(fsys,ptx,lev); gendo(opr,0,6); else

24、 15名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 24 页 - - - - - - - - - memcpy(nxtlev,fsys,sizeof(bool)*symnum); nxtleveql=true; nxtlevneq=true; nxtlevlss=true; nxtlevleq=true; nxtlevgtr=true; nxtlevgeq=true; expressiondo(nxtlev,ptx,lev); if(sym!=eql&sym!=neq

25、&sym!=lss&sym!=leq&sym!=gtr&sym!=geq) error(20); else relop=sym; getsymdo; expressiondo(fsys,ptx,lev); switch(relop) case eql: gendo(opr,0,8); break; case neq: gendo(opr,0,9); break; case lss: gendo(opr,0,10); break; case geq: gendo(opr,0,11); break; case gtr: gendo(opr,0,12); break; case leq: gendo

26、(opr,0,13); break; return 0; /condition 16名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 24 页 - - - - - - - - - PL/0 编译程序错误处理的实现对语法错误的两种处理方法：(1) 对于易于校正的错误，如丢了逗号，分号等，指出出错位置，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，跳过后面的一些单词，直到下一个可以进行正常语法分析的语法单位。在进入某个语法单位时，调用 TEST,检

27、查当前符号是否属于该语法单位的开始符号集合。若不属于，则滤去开始符号和后继符号集合外的所有符号。在语法单位分析结束时，调用TEST,检查当前符号是否属于调用该语法单位时应有的后继符号集合。若不属于，则滤去后继符号和开始符号集合外的所有符号。上机操作和运行结果测试代码 ： const a=10; var b,c; procedure p; begin c:=b+a end; begin if a=10 then write(a); read(b); while b#0 do begin call p;write(2*c);read(b) end end. 将上述代码保存为test.txt 文本文

28、件然后运行pl0 程序17名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 24 页 - - - - - - - - - 18名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 24 页 - - - - - - - - - 从键盘输入不同数字进行测试输入0 为退出程序由此可看到最终运行结果如图：19名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - -

29、- - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 24 页 - - - - - - - - - If-else 语句的测试测试码： var cmd; procedure p; begin read(cmd); 读取一个值到cmd if cmd=2 then begin cmd:=10; write(cmd); end else begin cmd:=5; write(cmd); end; end; begin call p; 调用 p 过程 end. 结果如图：20名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -

30、 - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 24 页 - - - - - - - - - repeat-until 语句测试测试代码：var b,c,d(0:4); begin b:=0; c:=5; repeat begin c:=c-1; d(b):=b+1; write( d(b) ); b:=b+1; end until c=2; end. 结果如图 : 设计中遇到的困难和解决方案及建议: 在此次实验中我们小组遇到的最大困难就是在源程序中添加新增功能的代码段。由于实验中对 c 语言的要求比较高， 在分析整体程序时许多

31、模块的具体算法的实现和我们所理解的有很大的出入。 其中我们认为最困难的就是所添加的第一个功能if-else 语句，由于是第一个所以我们小组成员都没有前者的经验不知从哪里入手，首先从词法分析开始到语法分析和程序的解释分别将新增代码注入进源程序后代码就反复报错并且读入词后无法正确识别，经过我们多次讨论和修改语法分析段的程序后并且尽量模仿源代码的成分使新加代码不与源代码有冲突由次才完成了第一个功能的设计。有了第一个的经验后面几个功能就比第一个方便许多。由于我们编写的代码并不能使编译器识别复杂嵌套代码的力并且在执行某些特定PL0时程序无法正确执行的现象，因此它的健壮性还很不够。我们其实还可以对语法分析

32、和出错报告上更加完善使编译器有比较强的出错检测功能，这样就能使使用者的工作更加方便。21名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 24 页 - - - - - - - - - 小结：经过一个多月的针对源程序的不断修改和完善我们总算完成了编译原理课程的实验设计。此次的计算机实验可以说是我们自从进入大学计算机系以来所接手的工作量最大，设计最复杂， 代码量最大， 涉及数据结构和算法知识最多的一次实验。可以说整个实验不仅是对我们个人计算机能力的考验更是小组团队成员是否具有

33、配合意识和团队精神的考验。自从高中有了自己第一台电脑并且学会了C 和 Java 语言后心中就有了这样的一个想法：世界上的所有优秀编译器如EditPlus,UtilEdit等和集成开发环境如VC,JBuilder,Ecplise 等都是由国外的程序员们制作出来的，可是却没有一个像样的编译器是出自我们国人之手，那么我们为什么不能在这方面努力一下争取填补我们国家在这方面的空白呢？通过这次的实验虽然离目标还差着相当的远但终于使我明白了其实设计想象中这样一个优秀的编译器不是这么简单的，它需要成千上万的优秀程序员的智慧和汗水。我在这次设计后深深的感受到“一分耕耘，一分收获”。设计的过程是辛苦的，但当设计完

34、成时会有一种满足感，而且自己也收获不少。通过这次设计， 我发觉我学到了很多东西，把学到的东西都派上了用场。在我的设计中体现了这两年半来大学的学习和生活的价值。作为一名计算机专业的学生，我的目标不仅仅是程序员。而这一次设计就是我向自己的目标迈出的第一步。 刚开始我们从编译器组成的各个模块入手，我们发现每个模块之间的联系都异常的紧密， 从词法分析， 语法分析等再到最终的解释程序等等。这些模块的组合无不透露出我们计算机软件工程上的思想。整个编译器就是一个工程而模块设计的好坏直接关系到了这个工程的质量。我们小组在这次实验中分工明确，虽然每个人的能力不一样，但我们努力做到互相沟通互相帮助尽量不让任何一个

35、成员觉得自己没干什么活，学不到什么实践知识的想法。只有这样我们才能在将来踏上社会后能有足够的团队意识和学习动力。从刚开始的输入源代码，到后面的反复测试，我们都花费了大量的精力。到最后我们渐渐意识到其实整个编译器的C代码并不是我们要重点学习的，而我们重点要掌握的则是编译原理的分析思想和将这个思想转化为编译器的软件工程上的思想。这些无穷长的代码背后始终贯彻着这些思想，其实任何一个软件又何尝不是如此呢？所有软件的代码都透露着软件工程师和架够师们的思想，而程序员只是实现他们思想的人。所以作为一名计算机专业的学生必须要牢记任何一门语言都会过时而永不过时的是数据结构和优秀的算法。所以我相信现在IT 工作者

36、们使用的编译器都有过时的那一天而永不过时的则是编译原理的思想。此时我们想感谢杨老师给我们布置的实验， 起初我们很不能理解别的著名大学编译原理课只要求设计一个词法分析而我们从来没写过大程序的学生却要求写出编译器，但现在我明白了， 如果你只是写一个词法分析器那你永远无法真正从实践上理解编译的整个过程的实现更不可能有什么软件工程的思想给你去体会了。其实我们这次的实验还是有很多不足之处的，例如编译器的功能未能全都实现以及编译器的程序健壮性还很不够。与真正的软件比起来实在相差太远，但毕竟这是实验，实验里犯的错误多了不要紧，把该犯的犯完以后走上工作岗位后就不会再犯了。作为一名大三的学生我们要走的软件设计之

37、路还相当的远，但我相信用计算机底层思想武装起来的IT 工作者永远要比只懂表层技术的工作者走在计算机行业的最先列。计算机 04* * 0456* 22名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 24 页 - - - - - - - - - 通过进行一系列的实验，使我对编译原理的词法分析和语法分析阶段有了实践性的认识，进一步巩固了已有的理论基础。实验分为两条平行的主线贯穿这两个分析阶段：一条是业界通用的高阶生成工具Lex 和 Yacc 的应用，另一条是手工的实现。前者功

38、能强大灵活，后者深入底层细节，两者高低相辅， 极大的有助于我们从不同的技术角度和认识层面来了解这两个基本而重要的分析阶段，并且展开思考， 体会到从更高的功能层次来帮助人们解决各个方面 （包括计算机领域本身）的应用问题所带来的高效率，同时探索构建更高层服务机制时所采用的抽象问题的思想方法。由于时间所限及语言本身的复杂度，因此有些功能并没有实现。这是本学期实验的遗憾之处。尽管如此，通过对第二章的学习、对试验代码的分析和运行过程的分析，举一反三，并结合理论学习中对LR（1）分析过程的掌握，依然得到了不少启迪。相信通过次的实验将使我们更好地掌握编译原理这门理论性与实践性都很强的计算机科学基础学科。可以

39、说 pl0 是我从开始学软件语言到现在遇到的真正的源语言程序，以前遇到的程序都是小打小闹，没有真正的，也没有认真的分析过大型的程序代码，可以说，通过对pl0 的学习使我们大家都受益非浅。当然了在分析过程中也遇到了许多的困难，比如说， 在分析源程序片段的时候，有些代码纯粹就是看不懂，更别说添加新功能了。但是，不管怎么说，通过这个实验，让我们从新认识到-走软件的路肯定是一个艰辛的历程。计算机 04* * 0456* 通过将近一个学期的学习，使我对编译有了更深一步的认识，这门课不仅仅是理论的东西，它还需要理论结合实际，它对我们的逻辑思维能力有一定的要求。最后的实验对我们来说当然是有很大的困难的，从毫

40、无头绪到着手开始做是一个迷茫而又漫长的过程，所以我们也花了很长的时间才能做出一点成果来，但毕竟这是我们小组成员共同努力的结果。任何一个大的程序都不可能由一个人单独完成的，因为一个人能做的毕竟有限，势单力薄， 而在这次实验中， 我了解到了团队精神的重要性，我们组成员共同商讨实验中碰到的问题，有时一个人的 idea 会让我们突然灵光一闪而有所启发，同时这也给了我们互相学习的机会。 这次实验给我们带来的收获都是受益匪浅的，它让我对编译原理的词法分析、语法语义分析等都有了更进一步的了解。一个算法的好坏决定了一段程序的好坏，它会影响它的运行时间及效率， 而一种思想对一个程序来讲也起着至关重要的作用，那一

41、行行代码不仅仅只是一些简单的字符，它还包含了设计者的理念。我觉得我们学习就是要把原理搞清楚，这样才能把思想与理念运用到更大的层面上去，通过实验我也深深体会到了这门课的重要性，也体会到了杨老师对我们的良苦用心和寄予的厚望。过程是艰辛的， 但结果又是喜人的，相信这门课会对我的将来起到至关重要的作用。 计算机 04* * 0456* 23名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 24 页 - - - - - - - - - 参考资料1 张素琴，吕映芝，蒋维杜，戴桂兰.编译原理 (第 2 版 ).清华大学出版社2 编译原理实践教程电子文档24名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 24 页，共 24 页 - - - - - - - - -