C语言编译器的设计与实现.doc
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1、C语言编译器的设计与实现 01计算机4班 18号任春妍 2号陈俊我们设计的编译程序涉及到编译五个阶段中的三个,即词法分析器、语法分析器和中间代码生成器。编译程序的输出结果包括词法分析后的二元式序列、变量名表、状态栈分析过程显示及四元式序列程序,整个编译程序分为三部分:(1) 词法分析部分(2) 语法分析处理及四元式生成部分 (3) 输出显示部分一词法分析器设计 由于我们规定的程序语句中涉及单词较少,故在词法分析阶段忽略了单词输入错误的检查,而将编译程序的重点放在中间代码生成阶段。词法分析器的功能是输入源程序,输出单词符号。我们规定输出的单词符号格式为如下的二元式: (单词种别,单词自身的值)#
2、define ACC -2#define syl_if 0#define syl_else 1#define syl_while 2#define syl_begin 3#define syl_end 4#define a 5#define semicolon 6#define e 7#define jinghao 8#define s 9#define L 10#define tempsy 11#define EA 12#define EO 13#define plus 14#define times 15#define becomes 16#define op_and 17#define
3、op_or 18#define op_not 19#define rop 20#define lparent 21#define rparent 22#define ident 23#define intconst 24函数说明 1 读取函数 readline( )、readch( )词法分析包含从源文件读取字符的操作,但频繁的读文件操作会影响程序执行效率,故实际上是从源程序文件” source.dat ”中读取一行到输入缓冲区,而词法分析过程中每次读取一个字符时则是通过执行 readch( )从输入缓冲区获得的;若缓冲区已被读空,则再执行readline( )从 source.dat 中读取
4、下一行至输入缓冲区。2 扫描函数 scan( ) 扫描函数 scan( )的功能是滤除多余空格并对主要单词进行分析处理,将分析得到的二元式存入二元式结果缓冲区。3 变量处理 find( )变量处理中首先把以字母开头的字母数字串存到 spelling 数组中,然后进行识别。识别过程是先让它与保留关键字表中的所有关键字进行匹配,若获得成功则说明它为保留关键字,即将其内码值写入二元式结果缓冲区;否则说明其为变量,这时让它与变量名表中的变量进行匹配( 变量匹配函数 find( ) ),如果成功,则说明该变量已存在并在二元式结果缓冲区中标记为此变量( 值填为该变量在变量名表中的位置),否则将该变量登记到
5、变量名表中,再将这个新变量存入二元式缓存数组中。4 数字识别 number( ) 数字识别将识别出的数字填入二元式结果缓存数组。5 显示函数 显示函数的功能在屏幕上输出词法分析的结果( 即二元式序列程序),同时给出二元式个数及源程序行数统计。二语法分析器设计 语法分析器的核心是三张 SLR 分析表以及针对这三张 SLR 分析表进行语义加工的语义动作。编译程序中语法分析处理及四元式生成部分主要是以二元式作为输入,并通过 SLR 分析表对语法分析处理过程进行控制,使四元式翻译的工作有条不紊的进行,同时识别语法分析中的语法错误。在处理 if 和 while 语句时,需要进行真值或假值的拉链和返填工作
6、,以便转移目标的正确填入。1. 控制语句的 SLR 分析表1 设计过程如下: 将扩展文法G0) S S1)S if e S else S2)S while e S3)S L 4)S a;5)L S6)L SL用_CLOSURE方法构造LR(0)项目规范簇为:I0: S SS if e S else SS while e S S L S a ;I1: S SI2: S ife S else SI3: S while e SI4: S L L S L SL S if e S else SS while e S S L S a ; I5: S a; I6: S if e S else S S if
7、e S else SS while e S S L S a ; I7: S while e S S if e S else SS while e S S L S a ; I8: S L I9: L S L SL L SL L S S if e S else SS while e S S L S a ; I10: S a ; I11: S if e S else SI12: S while e S I13: S L I14: S SL I15: S if e S else S S if e S else SS while e S S L S a ; I16: S if e S else S 构造
8、文法G中非终结符的FOLLOW集如下:1) FOLLOW(S) = # 2) S if e S else S得FOLLOW(S) = else S L 得FOLLOW(L) = 3) S S 得FOLLOW(S) = else , # L S 因为FIRST(S) = ,所以FOLLOW(S) = else , #, 在()项目规范簇中,只有9有“移进归约”冲突,L SL SL因为FOLLOW(L) FIRST(L) = 所以可以用方法解决以上冲突,最后我们得到的分析表如下:ACTIONGOTO ifElsewhilea;e#SL0S2S3S4S511ACC2S63S74S2S3S4S5985
9、S106S2S3S4S5117S2S3S4S5128S139S2S3S4R5S591410R4R4R4111512R2R2R213R3R3R314R615S2S3S4S51616R1R1R1static int action2011=/* 0 */ 2, -1, 3, 4, -1, 5, -1, -1, -1, 1, -1,/* 1 */ -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1,ACC, -1, -1,/* 2 */ -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, 6, -1, -1, -1,/* 3 */ -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1,
10、7, -1, -1, -1,/* 4 */ 2, -1, 3, 4, -1, 5, -1, -1, -1, 9, 8,/* 5 */ -1, -1, -1, -1, -1, -1, 10, -1, -1, -1, -1,/* 6 */ 2, -1, 3, 4, -1, 5, -1, -1, -1, 11, -1,/* 7 */ 2, -1, 3, 4, -1, 5, -1, -1, -1, 12, -1,/* 8 */ -1, -1, -1, -1, 13, -1, -1, -1, -1, -1, -1,/* 9 */ 2, -1, 3, 4,105, 5, -1, -1, -1, 9, 14
11、,/* 10*/ -1,104, -1, -1,104, -1, -1, -1,104, -1, -1,/* 11*/ -1, 15, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1,/* 12*/ -1,102, -1, -1,102, -1, -1, -1,102, -1, -1,/* 13*/ -1,103, -1, -1,103, -1, -1, -1,103, -1, -1,/* 14*/ -1, -1, -1, -1,106, -1, -1, -1, -1, -1, -1,/* 15*/ 2, -1, 3, 4, -1, 5, -1, -1, -1, 16,
12、-1,/* 16*/ -1,101, -1, -1,101, -1, -1, -1,101, -1, -1;其中,前 9 列为 action 值,后 2 列为 goto 值;016 表示 17 个移进状态( 即 Si);-1表示出错;ACC 表示分析成功;而 100106 对应 7 个归约产生式:100 S S101 S if e S else S102 S while e S103 S L 104 S a;105 L S106 L SL2. 算术表达式的 LR 分析表 2 设计如下:0) S E1) E E+E2) E E*E3) E (E)4) E i (过程略)ACTIONGOTOI+*
13、()#E0S3S211S4S5ACC2S3S263R4R4R4R44S3S275S3S286S4S5S97R1R5R1R18R2R2R2R29R3R3R3R3static int action1107=/* 0 */ 3, -1, -1, 2, -1, -1, 1,/* 1 */ -1, 4, 5, -1, -1,ACC, -1,/* 2 */ 3, -1, -1, 2, -1, -1, 6,/* 3 */ -1,104,104, -1,104,104, -1,/* 4 */ 3, -1, -1, 2, -1, -1, 7,/* 5 */ 3, -1, -1, 2, -1, -1, 8,/*
14、6 */ -1, 4, 5, -1, 9, -1, -1,/* 7 */ -1,101, 5, -1,101,101, -1,/* 8 */ -1,102,102, -1,102,102, -1,/* 9 */ -1,103,103, -1,103,103, -1;3.布尔表达式的 SLR 分析表3 设计如下:(过程略)1) S B2) B i3) B i rop i4) B ( B )5) B ! B6) A B &7) B AB8) O B |9) B OBACTIONGOTOiRop()!&|#BAO0S1S4S513781S2R1R1R1R12S33R2R2R2R24S1S4S5117
15、85S1S4S56786R4S9S10R47S1S4S514788S1S4S515789R5R5R510R7R7R711S12S9S1012R3R3R3R313S9S10ACC14R6S9S10R615R8S9S10R8static int action21611=/* 0 */ 1, -1, 4, -1, 5, -1, -1, -1, 13, 7, 8,/* 1 */ 1, 2, -1,101, -1,101,101,101, -1, -1, -1,/* 2 */ 3, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1,/* 3 */ -1, -1, -1,102
16、, -1,102,102,102, -1, -1, -1,/* 4 */ 1, -1, 4, -1, 5, -1, -1, -1, 11, 7, 8,/* 5 */ 1, -1, 4, -1, 5, -1, -1, -1, 6, 7, 8,/* 6 */ -1, -1, -1,104, -1, 9, 10,104, -1, -1, -1,/* 7 */ 1, -1, 4, -1, 5, -1, -1, -1, 14, 7, 8,/* 8 */ 1, -1, 4, -1, 5, -1, -1, -1, 15, 7, 8,/* 9 */ 105, -1,105, -1,105, -1, -1, -
17、1, -1, -1, -1,/*10 */ 107, -1,107, -1,107, -1, -1, -1, -1, -1, -1,/*11 */ -1, -1, -1, 12, -1, 9, 10, -1, -1, -1, -1,/*12 */ -1, -1, -1,103, -1,103,103,103, -1, -1, -1,/*13 */ -1, -1, -1, -1, -1, 9, 10,ACC, -1, -1, -1,/*14 */ -1, -1, -1,106, -1, 9, 10,106, -1, -1, -1,/*15 */ -1, -1, -1,108, -1, 9, 10
18、,108, -1, -1, -1;LR 分析表控制语义加工的实现:当扫描 LR 分析表的当前状态为归约状态时,则在调用与该状态对应的产生式进行归约的同时,调用相应的语义子程序进行有关的翻译工作。现在对 LR 分析器的分析栈加以扩充,使得每个文法符号之后都跟着它的语义值。为了清晰起见,我们把这个栈的每一项看成由三部分组成:状态 state ,文法符号 syl 和语义值 val。编译程序实现算术表达式、布尔表达式及程序语句的语义加工时,都是按这种状态栈加工方式进行的。例如:( 5 + 3 ) * 6的分析过程序号STATEValsylinput10-#( 5 + 3 ) * 6 #202-#(5
19、+ 3 ) * 6 #3023-#(5+ 3 ) * 6 #4026-5#(E+ 3 ) * 6 #50264-5-#(E+3 ) * 6 #602643-5-#(E+3 ) * 6 #702647-5-3#(E+E) * 6 #8026-8#(E) * 6 #90269-8-#(E)* 6 #1001-8#E* 6 #11015-8-#E* 6 #120153-8-#E*6#130158-8-6#E*E#1401-48#E#15ACC在分析过程中,第(3)步操作后的状态栈为 023,根据栈顶状态“ 3”和现行输入符号“ +”( input 栏字符串的第一个字符)查分析表 ACTION3,+=
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- 关 键 词:
- 语言 编译器 设计 实现
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