1、 學年 第 學期編譯原理實驗報告 學院（系）： 計算機科學與工程學院 班 級： 11303070A 學 號： 11303070* 姓 名： 無名氏 指導教師： 保密式 時 間： 2016 年 7 月目錄1實驗目的12實驗內容及要求13實驗方案設計13.1 編譯系統原理介紹13.1.1 編譯程序介紹23.1.2 對所寫編譯程序的源語言的描述23.2 詞法分析程序的設計33.3 語法分析程序設計43.4 語義分析和中間代碼生成程序的設計44. 結果及測試分析44.1軟件運行環境及限制44.2測試數據說明54.3運行結果及功能說明55總結及心得體會71實驗目的根據Sample語言或者自定義的某種語言

2、，設計該語言的編譯前端。包括詞法分析，語法分析、語義分析及中間代碼生成部分。2實驗內容及要求（1）詞法分析器輸入源程序，輸出對應的token表，符號表和詞法錯誤信息。按規則拼單詞，并轉換成二元形式；濾掉空白符，跳過注釋、換行符及一些無用的符號；進行行列計數，用于指出出錯的行列號，并復制出錯部分；列表打印源程序；發現并定位詞法錯誤； （2）語法分析器輸入token串，通過語法分析，尋找其中的語法錯誤。要求能實現Sample語言或自定義語言中幾種最常見的、基本的語法單位的分析：算術表達式、布爾表達式、賦值語句、if語句、for語句、while語句、do while語句等。（3）語義分析和中間代碼生

3、成輸入token串，進行語義分析，修改符號表，尋找其中的語義錯誤，并生成中間代碼。要求能實現Sample語言或自定義語言中幾種最常見的、基本的語法單位的分析：算術表達式、布爾表達式、賦值語句、if語句、for語句、while語句、do while語句等。實驗要求：功能相對完善，有輸入、輸出描述，有測試數據，并介紹不足。3實驗方案設計3.1 編譯系統原理介紹編譯器逐行掃描高級語言程序源程序，編譯的過程如下： (1). 詞法分析識別關鍵字、字面量、標識符 (變量名、數據名)、運算符、注釋行(給人看的，一般不處理)、特殊符號(續行、語句結束、數組)等六類符號，分別歸類等待處理。(2). 語法分析一個

4、語句看作一串記號 (Token)流，由語法分析器進行處理。按照語言的文法檢查判定是否是合乎語法的句子。如果是合法句子就以內部格式保存，否則報錯。直至檢查完整個程序。(3). 語義分析語義分析器對各句子的語法做檢查：運算符兩邊類型是否相兼容；該做哪些類型轉換 (例如，實數向整數賦值要"取整")；控制轉移是否到不該去的地方；是否有重名或者使語義含糊的記號，等等。如果有錯誤，則轉出錯處理，否則可以生成執行代碼。(4). 中間代碼生成中間代碼是向目標碼過渡的一種編碼，其形式盡可能和機器的匯編語言相似，以便下一步的代碼生成。但中間碼不涉及具體機器的操作碼和地址碼。采用中間碼的好處是可

5、以在中間碼上做優化。(5). 優化對中間碼程序做局部優化和全局 (整個程序)優化，目的是使運行更快，占用空間最小。局部優化是合并冗余操作，簡化計算，例如x:=0可用一條"清零"指令替換。全局優化包括改進循環、減少調用次數和快速地址算法等。(6). 代碼生成由代碼生成器生成目標機器的目標碼 (或匯編)程序，其中包括數據分段、選定寄存器等工作，然后生成機器可執行的代碼。3.1.1 編譯程序介紹編譯程序是指把用高級程序設計語言書寫的源程序，翻譯成等價的機器語言格式目標程序的翻譯程序。編譯程序屬于采用生成性實現途徑實現的翻譯程序。它以高級程序設計語言書寫的源程序作為輸入，而以匯編語

6、言或機器語言表示的目標程序作為輸出。編譯出的目標程序通常還要經歷運行階段，以便在運行程序的支持下運行，加工初始數據，算出所需的計算結果。3.1.2 對所寫編譯程序的源語言的描述 Sample語言是一種類PASCAL語言，他以賦值語句為基礎，包括順序、條件和循環三種結構。有變量說明和常量說明，有多種數據類型、如整型、實型、字符型等。它包括如下一些語法成分：(1). 數據類型：整型、布爾型、實型和字符類型。(2). 表達式：可進行算術、布爾表達式的運算。(3). 說明語句：常量說明（用const定義）、變量說明（用var定義）。(4). 賦值語句。(5). 控制語句：if語句、while語句，re

7、peat語句和for循環語句。(6). Begin end復合語句。(7). 程序（program）語句和結束（end.）語句。3.2 詞法分析程序的設計圖 1 詞法分析總流程詞法分析將源程序讀入一個個的字符，根據一定的構詞規則，識別出各類有用的單詞。當輸入字母時，開始識別標識符或關鍵宇，邊拼寫邊從緩沖區讀入下一符號，當讀入一非字母數字符號時，標識符識別完成，但已多讀入一個符號，所以列記數回退。然后查關鍵字表，判斷拼出的符號串是否為關鍵字。若是關鍵字，輸出其種別碼。否則識別的單詞就是標識符，同時輸出標識符及其種別碼。當輸入數字時，開始識別整數或實數。邊拼寫邊讀入下一符號，當遇到“.”時，還要繼

8、續拼寫該常數(實數情況)。如果遇到E，要識別帶指數的常數，當遇到其它非數字符號時，數字常數拼寫完畢，列計數也要退1。輸出常數及其種別碼。當輸入“/”時，開始識別注解或除號，若是注解時，最后兩個連續讀出的符號是“*/”，不需再讀下一符號，列計數不變。當判定是除號“/”時，已多讀入一字符，列計數1，輸出“/”的種別碼。3.3 語法分析程序設計圖 2 語法分析總流程不斷地讀入token文件中的單詞，根據不同的語句，使用不同的方法進行分析，直到token文件的結束。程序頭部以program開頭，變量說明以var開頭，常量說明是以const開頭的，從begin開始就是可執行語句，可執行語句分為五種：fo

9、r語句(以for語句開頭)，while語句(以while開頭)，if語句(以if開頭)，repeat語句(以repeat開頭)，賦值語句(以標識符開頭) 。每當讀到前導詞，表明一個新的語法結構的開始，以此識別該語法單位是否符合定義。3.4 語義分析和中間代碼生成程序的設計4. 結果及測試分析4.1軟件運行環境及限制程序是使用C#語言編寫的，開發軟件是VS2013。VS是一個基本完整的開發工具集，它包括了整個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、集成開發環境(IDE)等等。所寫的目標代碼適用于微軟支持的所有平臺。使用VS調試程序會很方便，可以實時觀察程序的運行狀態。用VS

10、制作界面會顯得非常地簡單，但是也存在一定的缺點。VS的集成度比較高，所以要修改封裝好的一些函數不會太簡單。4.2測試數據說明輸入數據：program example1;const a:=1;b:=3;c:='fasdf'var a,b,c:integer; x:char;begin a:=3; b:=12; if(a+3*c>b) then c:=3; while a>b do c:=5; repeat a:=10; until a+3>b; for x:=1+2 to 3 do b:=100;end.這是sample語言的一個比較簡單的測試程序，它有著sam

11、ple語言最基本的格式，如函數頭部、常量說明、變量說明、執行語句、條件語句，循環語句等等。用這個測試程序來觀察程序的效果。4.3運行結果及功能說明圖 3 詞法分析結果圖3是正常詞法分析的結果，可以看出，程序會將每個單詞顯示到token文件顯示區，同時顯示單詞在源文件的位置。并且會將標識符和常量添加到符號表并顯示到符號表顯示區。下面的圖4是當測試程序有錯誤時的情況。圖 4 詞法分析有錯誤的程序可以看到當我在b:=12；后面加上一個 “”后，會出現報錯。并且if語句位置上少了個“）”也會出現報錯，實現了詞法分析的相關功能。圖 5語法分析結果從圖5看到，語法分析能夠正確地處理token串，并分析出各

12、類語句，直到程序的結束。輸出結果的顯示層次感不強，沒有按照一級級地縮進，這里是語法分析的一點問題。下面的圖6是語法分析處理錯誤的功能演示。圖 6 語法分析錯誤處理我修改了程序的部分地方，通過語法分析就能夠檢測到錯誤的地方，并顯示出錯誤可能的原因，并且能夠在錯誤的前提下繼續執行后面的程序，直到語法分析結束。5總結及心得體會通過編譯原理實驗課，我掌握了什么是編譯程序，編譯程序工作的基本過程及其各階段的基本任務，熟悉了編譯程序總流程框圖，了解了編譯程序的生成過程、構造工具及其相關的技術對課本上的知識有了更深的理解，課本上的知識是機械的，表面的。通過把該算法的內容，算法的執行順序在計算機上實現，把原來以為很深奧的書本知識變的更為簡單，對實驗原理有更深的理解。然而，我認為自己在實驗課上做的并不夠好。首先，在總體實驗內容來說，我沒能夠完成所有的內容，只完成了詞法分析和語法分析的程序；其次，就完成的兩個實驗來說，功能上還是不夠完善，有一些bug。最后，運行界面上過于簡陋，不夠美觀。