編譯原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告總結(jié)_1

1、編譯原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告總結(jié)學(xué)年第學(xué)期編譯原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院（系）：計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院班級(jí)：11303070a學(xué)號(hào)：11303070*姓名：無(wú)名氏指導(dǎo)教師：保密式時(shí)間：2016 年7 月 目錄 1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1)2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求 (1)3實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì) (1)3.1 編譯系統(tǒng)原理介紹 (1)3.1.1 編譯程序介紹 (2)3.1.2 對(duì)所寫(xiě)編譯程序的源語(yǔ)言的描述 (2)3.2 詞法分析程序的設(shè)計(jì) (3)3.3 語(yǔ)法分析程序設(shè)計(jì) (4)3.4 語(yǔ)義分析和中間代碼生成程序的設(shè)計(jì) (4)4. 結(jié)果及測(cè)試分析 (4)4.1軟件運(yùn)行環(huán)境及限制 (4)4.2測(cè)試數(shù)據(jù)說(shuō)明 (5)4.3運(yùn)行結(jié)果及功能說(shuō)明 (5)5總結(jié)

2、及心得體會(huì) (7) 1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?根據(jù)sample語(yǔ)言或者自定義的某種語(yǔ)言，設(shè)計(jì)該語(yǔ)言的編譯前端。包括詞法分析，語(yǔ)法分析、語(yǔ)義分析及中間代碼生成部分。2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求（1）詞法分析器輸入源程序，輸出對(duì)應(yīng)的token表，符號(hào)表和詞法錯(cuò)誤信息。按規(guī)則拼單詞，并轉(zhuǎn)換成二元形式；濾掉空白符，跳過(guò)注釋、換行符及一些無(wú)用的符號(hào)；進(jìn)行行列計(jì)數(shù)，用于指出出錯(cuò)的行列號(hào)，并復(fù)制出錯(cuò)部分；列表打印源程序；發(fā)現(xiàn)并定位詞法錯(cuò)誤；（2）語(yǔ)法分析器輸入token串，通過(guò)語(yǔ)法分析，尋找其中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。要求能實(shí)現(xiàn)sample 語(yǔ)言或自定義語(yǔ)言中幾種最常見(jiàn)的、基本的語(yǔ)法單位的分析：算術(shù)表達(dá)式、布爾表達(dá)式、賦值語(yǔ)句、if語(yǔ)句、for

3、語(yǔ)句、while語(yǔ)句、do while語(yǔ)句等。（3）語(yǔ)義分析和中間代碼生成輸入token串，進(jìn)行語(yǔ)義分析，修改符號(hào)表，尋找其中的語(yǔ)義錯(cuò)誤，并生成中間代碼。要求能實(shí)現(xiàn)sample語(yǔ)言或自定義語(yǔ)言中幾種最常見(jiàn)的、基本的語(yǔ)法單位的分析：算術(shù)表達(dá)式、布爾表達(dá)式、賦值語(yǔ)句、if語(yǔ)句、for語(yǔ)句、while 語(yǔ)句、do while語(yǔ)句等。實(shí)驗(yàn)要求：功能相對(duì)完善，有輸入、輸出描述，有測(cè)試數(shù)據(jù)，并介紹不足。3實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)3.1 編譯系統(tǒng)原理介紹編譯器逐行掃描高級(jí)語(yǔ)言程序源程序，編譯的過(guò)程如下：(1).詞法分析識(shí)別關(guān)鍵字、字面量、標(biāo)識(shí)符(變量名、數(shù)據(jù)名)、運(yùn)算符、注釋行(給人看的，一般不處理)、特殊符號(hào)(續(xù)行、

4、語(yǔ)句結(jié)束、數(shù)組)等六類符號(hào)，分別歸類等待處理。(2).語(yǔ)法分析一個(gè)語(yǔ)句看作一串記號(hào)(token)流，由語(yǔ)法分析器進(jìn)行處理。按照語(yǔ)言的文法檢查判定是否是合乎語(yǔ)法的句子。如果是合法句子就以內(nèi)部格式保存，否則報(bào)錯(cuò)。直至檢查完整個(gè)程序。(3).語(yǔ)義分析語(yǔ)義分析器對(duì)各句子的語(yǔ)法做檢查：運(yùn)算符兩邊類型是否相兼容；該做哪些類型轉(zhuǎn)換(例如，實(shí)數(shù)向整數(shù)賦值要取整)；控制轉(zhuǎn)移是否到不該去的地方；是 否有重名或者使語(yǔ)義含糊的記號(hào)，等等。如果有錯(cuò)誤，則轉(zhuǎn)出錯(cuò)處理，否則可以生成執(zhí)行代碼。 (4).中間代碼生成中間代碼是向目標(biāo)碼過(guò)渡的一種編碼，其形式盡可能和機(jī)器的匯編語(yǔ)言相似，以便下一步的代碼生成。但中間碼不涉及具體機(jī)器

5、的操作碼和地址碼。采用中間碼的好處是可以在中間碼上做優(yōu)化。(5).優(yōu)化對(duì)中間碼程序做局部?jī)?yōu)化和全局(整個(gè)程序)優(yōu)化，目的是使運(yùn)行更快，占用空間最小。局部?jī)?yōu)化是合并冗余操作，簡(jiǎn)化計(jì)算，例如x:=0可用一條清零指令替換。全局優(yōu)化包括改進(jìn)循環(huán)、減少調(diào)用次數(shù)和快速地址算法等。(6).代碼生成由代碼生成器生成目標(biāo)機(jī)器的目標(biāo)碼(或匯編)程序，其中包括數(shù)據(jù)分段、選定寄存器等工作，然后生成機(jī)器可執(zhí)行的代碼。3.1.1 編譯程序介紹編譯程序是指把用高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)的源程序，翻譯成等價(jià)的機(jī)器語(yǔ)言格式目標(biāo)程序的翻譯程序。編譯程序?qū)儆诓捎蒙尚詫?shí)現(xiàn)途徑實(shí)現(xiàn)的翻譯程序。它以高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)的源程序作為輸入，而以

6、匯編語(yǔ)言或機(jī)器語(yǔ)言表示的目標(biāo)程序作為輸出。編譯出的目標(biāo)程序通常還要經(jīng)歷運(yùn)行階段，以便在運(yùn)行程序的支持下運(yùn)行，加工初始數(shù)據(jù)，算出所需的計(jì)算結(jié)果。3.1.2 對(duì)所寫(xiě)編譯程序的源語(yǔ)言的描述sample語(yǔ)言是一種類pascal語(yǔ)言，他以賦值語(yǔ)句為基礎(chǔ)，包括順序、條件和循環(huán)三種結(jié)構(gòu)。有變量說(shuō)明和常量說(shuō)明，有多種數(shù)據(jù)類型、如整型、實(shí)型、字符型等。它包括如下一些語(yǔ)法成分：(1).數(shù)據(jù)類型：整型、布爾型、實(shí)型和字符類型。(2).表達(dá)式：可進(jìn)行算術(shù)、布爾表達(dá)式的運(yùn)算。(3).說(shuō)明語(yǔ)句：常量說(shuō)明（用const定義）、變量說(shuō)明（用var定義）。(4).賦值語(yǔ)句。(5).控制語(yǔ)句：if語(yǔ)句、while語(yǔ)句，repea

7、t語(yǔ)句和for循環(huán)語(yǔ)句。(6).begin end復(fù)合語(yǔ)句。(7).程序（program）語(yǔ)句和結(jié)束（end.）語(yǔ)句。 圖 1 詞法分析總流程詞法分析將源程序讀入一個(gè)個(gè)的字符，根據(jù)一定的構(gòu)詞規(guī)則，識(shí)別出各類有用的單詞。當(dāng)輸入字母時(shí)，開(kāi)始識(shí)別標(biāo)識(shí)符或關(guān)鍵宇，邊拼寫(xiě)邊從緩沖區(qū)讀入下一符號(hào)，當(dāng)讀入一非字母數(shù)字符號(hào)時(shí)，標(biāo)識(shí)符識(shí)別完成，但已多讀入一個(gè)符號(hào)，所以列記數(shù)回退。然后查關(guān)鍵字表，判斷拼出的符號(hào)串是否為關(guān)鍵字。若是關(guān)鍵字，輸出其種別碼。否則識(shí)別的單詞就是標(biāo)識(shí)符，同時(shí)輸出標(biāo)識(shí)符及其種別碼。當(dāng)輸入數(shù)字時(shí)，開(kāi)始識(shí)別整數(shù)或?qū)崝?shù)。邊拼寫(xiě)邊讀入下一符號(hào)，當(dāng)遇到“.”時(shí)，還要繼續(xù)拼寫(xiě)該常數(shù)(實(shí)數(shù)情況)。如果遇到

8、e，要識(shí)別帶指數(shù)的常數(shù)，當(dāng)遇到其它非數(shù)字符號(hào)時(shí)，數(shù)字常數(shù)拼寫(xiě)完畢，列計(jì)數(shù)也要退1。輸出常數(shù)及其種別碼。當(dāng)輸入“/”時(shí)，開(kāi)始識(shí)別注解或除號(hào)，若是注解時(shí)，最后兩個(gè)連續(xù)讀出的符號(hào)是“*/”，不需再讀下一符號(hào)，列計(jì)數(shù)不變。當(dāng)判定是除號(hào)“/”時(shí)，已多讀入一字符，列計(jì)數(shù)1，輸出“/”的種別碼。 圖 2 語(yǔ)法分析總流程不斷地讀入token文件中的單詞，根據(jù)不同的語(yǔ)句，使用不同的方法進(jìn)行分析，直到token文件的結(jié)束。程序頭部以program開(kāi)頭，變量說(shuō)明以var開(kāi)頭，常量說(shuō)明是以const開(kāi)頭的，從begin開(kāi)始就是可執(zhí)行語(yǔ)句，可執(zhí)行語(yǔ)句分為五種：for語(yǔ)句(以for語(yǔ)句開(kāi)頭)，while語(yǔ)句(以while

9、開(kāi)頭)，if語(yǔ)句(以if開(kāi)頭)，repeat 語(yǔ)句(以repeat開(kāi)頭)，賦值語(yǔ)句(以標(biāo)識(shí)符開(kāi)頭) 。每當(dāng)讀到前導(dǎo)詞，表明一個(gè)新的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)的開(kāi)始，以此識(shí)別該語(yǔ)法單位是否符合定義。3.4 語(yǔ)義分析和中間代碼生成程序的設(shè)計(jì)4. 結(jié)果及測(cè)試分析4.1軟件運(yùn)行環(huán)境及限制程序是使用c#語(yǔ)言編寫(xiě)的，開(kāi)發(fā)軟件是vs2013。vs是一個(gè)基本完整的開(kāi)發(fā)工具集，它包括了整個(gè)軟件生命周期中所需要的大部分工具，如uml工具、代碼管控工具、集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(ide)等等。所寫(xiě)的目標(biāo)代碼適用于微軟支持的所有平臺(tái)。使用vs調(diào)試程序會(huì)很方便，可以實(shí)時(shí)觀察程序的運(yùn)行狀態(tài)。用vs制作界面會(huì)顯得非常地簡(jiǎn)單，但是也存在一定的缺點(diǎn)。vs的

10、集成度比較高，所以要修改封裝好的一些函數(shù)不會(huì)太簡(jiǎn)單。 4.2測(cè)試數(shù)據(jù)說(shuō)明 輸入數(shù)據(jù)：program example1;consta:=1;b:=3;c:=fasdf;vara,b,c:integer;x:char;begina:=3;b:=12;if(a+3*cb) then c:=3;while ab do c:=5;repeat a:=10; until a+3b;for x:=1+2 to 3 do b:=100;end.這是sample語(yǔ)言的一個(gè)比較簡(jiǎn)單的測(cè)試程序，它有著sample語(yǔ)言最基本的格式，如函數(shù)頭部、常量說(shuō)明、變量說(shuō)明、執(zhí)行語(yǔ)句、條件語(yǔ)句，循環(huán)語(yǔ)句等等。用這個(gè)測(cè)試程序來(lái)觀察

11、程序的效果。4.3運(yùn)行結(jié)果及功能說(shuō)明圖 3 詞法分析結(jié)果圖3是正常詞法分析的結(jié)果，可以看出，程序會(huì)將每個(gè)單詞顯示到token文件顯示區(qū)，同時(shí)顯示單詞在源文件的位置。并且會(huì)將標(biāo)識(shí)符和常量添加到符號(hào)表 并顯示到符號(hào)表顯示區(qū)。下面的圖4是當(dāng)測(cè)試程序有錯(cuò)誤時(shí)的情況。 圖 4 詞法分析有錯(cuò)誤的程序可以看到當(dāng)我在b:=12；后面加上一個(gè)“”后，會(huì)出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)。并且if語(yǔ)句位置上少了個(gè)“）”也會(huì)出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)，實(shí)現(xiàn)了詞法分析的相關(guān)功能。圖 5語(yǔ)法分析結(jié)果 從圖5看到，語(yǔ)法分析能夠正確地處理token串，并分析出各類語(yǔ)句，直到程序的結(jié)束。輸出結(jié)果的顯示層次感不強(qiáng)，沒(méi)有按照一級(jí)級(jí)地縮進(jìn)，這里是語(yǔ)法分析的一點(diǎn)問(wèn)題。下面的圖

12、6是語(yǔ)法分析處理錯(cuò)誤的功能演示。 圖 6 語(yǔ)法分析錯(cuò)誤處理我修改了程序的部分地方，通過(guò)語(yǔ)法分析就能夠檢測(cè)到錯(cuò)誤的地方，并顯示出錯(cuò)誤可能的原因，并且能夠在錯(cuò)誤的前提下繼續(xù)執(zhí)行后面的程序，直到語(yǔ)法分析結(jié)束。5總結(jié)及心得體會(huì)通過(guò)編譯原理實(shí)驗(yàn)課，我掌握了什么是編譯程序，編譯程序工作的基本過(guò)程及其各階段的基本任務(wù)，熟悉了編譯程序總流程框圖，了解了編譯程序的生成過(guò)程、構(gòu)造工具及其相關(guān)的技術(shù)對(duì)課本上的知識(shí)有了更深的理解，課本上的知識(shí)是機(jī)械的，表面的。通過(guò)把該算法的內(nèi)容，算法的執(zhí)行順序在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，把原來(lái)以為很深?yuàn)W的書(shū)本知識(shí)變的更為簡(jiǎn)單，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理有更深的理解。然而，我認(rèn)為自己在實(shí)驗(yàn)課上做的并不夠好。首先，在總體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來(lái)說(shuō)，我沒(méi)能夠完成所有的內(nèi)容，只完成了詞法分析和語(yǔ)法分析的程序；其次，就完成的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，功能上還是不夠完善，有一些bug。最后，運(yùn)行界面上過(guò)于簡(jiǎn)陋，不夠美觀。由于時(shí)間的有限性，