编译原理课程设计---C语言编译器的实现

简单C语言编译器编译器是一种将高级语言转换为机器语言的软件工具。

它是编译原理中的一个重要概念，负责将程序源代码转换成可执行文件。

在这个过程中，编译器会对源代码进行词法分析、语法分析、语义分析和代码优化等操作。

一个简单的C语言编译器包含以下主要组件：1. 词法分析器（Lexer）：词法分析器将源代码分割成一个个词素（token），例如关键字、标识符、运算符和常量等。

它可以通过有限自动机（DFA）来实现，也可以使用现有的词法分析工具如Lex。

2. 语法分析器（Parser）：语法分析器根据对应的语法规则，将一系列的词素组合成语法树。

它可以通过上下文无关文法（CFG）来实现，例如使用自顶向下的递归下降分析法或自底向上的移入-规约分析法。

3. 语义分析器（Semantic Analyzer）：语义分析器对语法树进行语义检查，例如检查变量的声明和使用是否匹配、类型转换是否合法、函数调用是否正确等。

它还可以生成符号表，用于存储程序中的变量、函数和类型等信息。

4. 中间代码生成器（Intermediate Code Generator）：中间代码生成器将语法树转换成一种中间表示形式，通常是三地址码、虚拟机指令或者抽象语法树。

该中间表示形式能够方便后续的代码优化和目标代码生成。

5. 代码优化器（Code Optimizer）：代码优化器对中间代码进行优化，以提高目标代码的性能。

常见的优化技术包括常量折叠、复写传播、循环展开、函数内联等。

优化器的目标是在不改变程序行为的前提下，尽可能地减少执行时间和存储空间。

6. 目标代码生成器（Code Generator）：目标代码生成器将优化后的中间代码转换成机器语言代码。

它可以根据目标平台的特点选择合适的指令集和寻址方式，并生成可以被计算机硬件执行的程序。

7. 符号表管理器（Symbol Table Manager）：符号表管理器负责管理程序中的符号表，其中包含了变量、函数和类型等信息。

编译原理课程设计报告课题名称：编译原理课程设计C-语言词法与语法分析器的实现提交文档学生姓名：提交文档学生学号：同组成员名单：指导教师姓名：指导教师评阅成绩：指导教师评阅意见：..提交报告时间：年月日C-词法与语法分析器的实现1.课程设计目标（1）题目实用性C-语言拥有一个完整语言的基本属性，通过编写C-语言的词法分析和语法分析，对于理解编译原理的相关理论和知识有很大的作用。

通过编写C-语言词法和语法分析程序，能够对编译原理的相关知识：正则表达式、有限自动机、语法分析等有一个比较清晰的了解和掌握。

（2）C-语言的词法说明①语言的关键字：else if int return void while所有的关键字都是保留字，并且必须是小写。

②专用符号：+ - * / < <= > >= == != = ; , ( ) [ ] { } /* */③其他标记是ID和NUM，通过下列正则表达式定义：ID = letter letter*NUM = digit digit*letter = a|..|z|A|..|Zdigit = 0|..|9注：ID表示标识符，NUM表示数字，letter表示一个字母，digit表示一个数字。

小写和大写字母是有区别的。

④空格由空白、换行符和制表符组成。

空格通常被忽略。

⑤注释用通常的c语言符号/ * . . . * /围起来。

注释可以放在任何空白出现的位置(即注释不能放在标记内)上，且可以超过一行。

注释不能嵌套。

（3）程序设计目标能够对一个程序正确的进行词法及语法分析。

2.分析与设计（1）设计思想a.词法分析词法分析的实现主要利用有穷自动机理论。

有穷自动机可用作描述在输入串中识别模式的过程，因此也能用作构造扫描程序。

通过有穷自动机理论能够容易的设计出词法分析器。

b.语法分析语法分析采用递归下降分析。

递归下降法是语法分析中最易懂的一种方法。

它的主要原理是，对每个非终结符按其产生式结构构造相应语法分析子程序，其中终结符产生匹配命令，而非终结符则产生过程调用命令。

一、课程概述编译原理是计算机科学中的一个核心课程，主要研究如何将高级语言程序转换为机器语言或中间代码的过程。

本课程旨在使学生掌握编译器的基本原理和设计方法，培养学生分析和解决问题的能力。

二、教学目标1. 知识目标：- 理解编译器的基本概念、工作原理和设计方法。

- 掌握词法分析、语法分析、语义分析、代码生成和优化等编译器核心组件的工作原理。

- 了解编译器在软件工程中的重要作用。

2. 能力目标：- 能够分析和设计简单的编译器。

- 能够运用编译原理知识解决实际问题。

- 培养学生的编程能力和算法设计能力。

3. 素质目标：- 培养学生的逻辑思维能力和严谨的学术态度。

- 增强学生的团队合作意识和沟通能力。

三、教学内容1. 引言：编译器的概念、发展历史和作用。

2. 词法分析：正规表达式、有限自动机、词法分析器设计。

3. 语法分析：上下文无关文法、递归下降分析、LL(1)分析、LR分析。

4. 语义分析：类型检查、作用域分析、语义规则。

5. 中间代码生成：三地址码、四元式、逆波兰表示法。

6. 代码优化：数据流分析、代码优化策略。

7. 目标代码生成：机器代码、汇编语言、目标代码生成技术。

8. 编译器构造工具：编译器生成器、代码优化工具。

四、教学方法1. 讲授法：系统讲解编译原理的基本概念、原理和方法。

2. 案例分析法：通过分析经典的编译器案例，加深对理论知识的理解。

3. 实验法：设计实验，让学生动手实现编译器的基本组件。

4. 讨论法：组织课堂讨论，激发学生的学习兴趣，培养学生的批判性思维。

5. 项目法：设计编译器开发项目，让学生综合运用所学知识。

五、教学过程1. 导入：介绍编译原理的重要性，激发学生的学习兴趣。

2. 讲解：系统讲解编译原理的基本概念和原理。

3. 案例分析：分析经典的编译器案例，帮助学生理解理论知识。

4. 实验：设计实验，让学生动手实现编译器的基本组件。

5. 讨论：组织课堂讨论，解决学生在学习过程中遇到的问题。

《编译原理课程设计》课程报告题目 C语言词法分析器和C-语言语法分析器学生姓名学生学号指导教师提交报告时间 2019 年 6 月 8 日C语言词法分析器1 实验目的及意义1.熟悉C语言词法2.掌握构造DFA的过程3.掌握利用DFA实现C语言的词法分析器4.理解编译器词法分析的工作原理2 词法特点及正则表达式2.1词法特点2.1.1 保留字AUTO, BREAK , CASE , CHAR , CONST , CONTINUE , DEFAULT , DO , DOUBLE , ELSE,ENUM , EXTERN , FLOAT , FOR , GOTO,IF , INT , LONG , REGISTER , RETURN,SHORT , SIGNED , SIZEOF , STATIC , STRUCT ,SWITCH , TYPEDEF , UNION , UNSIGNED , VOID,VOLATILE , WHILE,2.1.2 符号+ - * / ++ -- += -= *= < <= > >= == != = ; , ( ) [ ] { } /* */ :2.2 正则表达式whitespace = (newline|blank|tab|comment)+digit=0|..|9nat=digit+signedNat=(+|-)?natNUM=signedNat(“.”nat)?letter = a|..|z|A|..|ZID = letter(letter|digit|“_”)+CHAR = 'other+' STRING = “other+”3 Token定义3.2 tokenType类型代码4 DFA设计4.1 注释的DFA设计注释的DFA如下所示，一共分为5个状态，在开始状态1时，如果输入的字符为/, 则进入状态2，此时有可能进入注释状态，如果在状态2时，输入的字符为*，则进入注释状态，状态将转到3，如果在状态3时，输入的字符为*，则有可能结束注释状态，此时状态将转到状态4，如果在状态4时输入的字符为/，则注释状态结束，状态转移到结束状态。

编译原理第四版附录c编译程序实验
编译原理第四版附录C编译程序实验指的是一项编译器开发实验，旨在让学生通过实践掌握编译器的设计和实现原理。

该实验一般分为以下几个步骤：
1. 了解编译器的基本原理和流程：这包括词法分析、语法分析、语义分析、代码生成等基本步骤，以及编译器的组成结构、工作流程等概念。

2. 设计编译器的语法和语义规则：在了解编译器的基本原理之后，需要根据具体的编译语言和需求设计语法和语义规则，通常采用自顶向下或自底向上的语法分析方法。

3. 实现编译器的核心算法和数据结构：编译器的核心算法包括词法分析器、语法分析器、语义分析器和代码生成器等，需要实现相应的数据结构和算法。

4. 测试和调试编译器：在完成编译器的实现之后，需要进行测试和调试，包括对编译器的正确性、效率和容错性进行测试和评估，以及对编译器的性能进行优化。

5. 扩展编译器的功能：在完成基本的编译器实现之后，可以考虑对编译器进行功能扩展，例如支持更丰富的语言特性、优化代码生成等。

总的来说，编译原理第四版附录C编译程序实验是一项非常有挑战性和实用性的实验，旨在让学生深入了解编译器的设计和实现原理，提高编程能力和实践经验。

编译原理课程设计报告课落款称： C-编译器词法分析与语法分析的实现提交文档学生姓名：黄臻旸提交文档学生学号： 1043041227 同组成员名单：无指导教师姓名：金军指导教师评阅成绩：指导教师评阅意见：..提交报告时刻：2021年 6 月 5 日编译原理课程设计报告 (1)一、课程设计目标 (3)二、分析与设计 (3)2.一、说明所用的方式： (3)2.二、系统总图： (3)2.2.一、scanner部份： (3)2.2.二、parse部份： (5)2.2.3、代码设计说明 (7)3、程序代码实现 (10)3.一、获取输入部份（在main.c中）： (10)3.二、词法分析部份（在scan.c中）： (10)3.3、语法分析部份（在parse.c中）： (15)3.4、输出与结点的成立（在util.c中） (29)3.五、TokenType、treeNode与结点类型的声明（在globals.h中） (35)4、测试结果 (36)五、总结 (40)5.一、收成 (43)5.二、不足 (43)一、课程设计目标本次实验，本C- 编译器要紧设计而且实现了C- 编译器的词法分析功能与语法分析功能。

二、分析与设计2.一、说明所用的方式：各部份的实现方式（scanner：手工实现、Lex；parser：递归下降、LL(1)、LR(0)、SLR(1)、2.二、系统总图：2.2.一、scanner部份：2.2.1.一、实验原理：扫描程序的任务是从源代码中读取字符并形成由编译器的以后部份（一般是分析程序）处置的逻辑单元。

由扫描程序生成的逻辑单元称作记号（token），将字符组合成记号与在一个英语句子中将字母将字母组成单词并确信单次的含义很相像。

在此程序中，我将记号分成了以下类型：typedef enum {ENDFILE,ERROR,IF,ELSE,INT,RETURN,VOID,WHILE,ID,NUM,ASSIGN,PLUS,MINUS,TIMES,OVER,L T,LET,BT,BET,EQ,NEQ,// = + - * / < <= > >= == !=LPAREN_1,RP AREN_1,SEMI,COM,LPAREN_2,RP AREN_2,LPAREN_3,RP AREN_3,LIN,RIN// { } ; , [ ] ( ) /*} TokenType;其中，关键字有：else、if、int、return、void、while；专用符号有：+、-、*、/、<、<=、>、>=、==、~=、=、;、,、(、)、[、]、{、}、/*、*/其他标记是ID、NUM，通过以下正那么表达式概念：ID = letter letter*NUM = digit digit*letter = a|..|z|A|..|Zdigit = 0|..|9小写大写字母是有区别的。

扬州大学编译原理课程设计学号：*********姓名：专业：计算机科学与技术课程：编译原理指导教师：***目录一．程序简介与分析---------------------------------------------------------3 二．程序适用范围-----------------------------------------------------------3 三．词法分析---------------------------------------------------------------3 四．语法分析---------------------------------------------------------------4 五．语义分析和中间代码生成------------------------------------------------10 六．代码生成--------------------------------------------------------------12 七．流程图----------------------------------------------------------------13 八．实现------------------------------------------------------------------14 九．程序运行结果----------------------------------------------------------14 十．总结------------------------------------------------------------------18 十一.附录（源程序）--------------------------------------------------------18简单的编译程序设计一．程序简介与分析本程序由四个部分组成：词法分析子程序，语法分析子程序，语义分析子程序，目标代码生成程序。

C语言编译原理编译过程和编译器的工作原理C语言是一种广泛使用的计算机编程语言，它具有高效性和可移植性的特点。

在C语言程序的运行之前，需要通过编译器将源代码翻译成机器可以执行的目标代码。

编译器是一种专门用于将高级语言源代码转换为机器语言的程序。

编译过程分为四个主要阶段，包括词法分析、语法分析、语义分析和代码生成。

下面我们逐一介绍这些阶段的工作原理。

1. 词法分析词法分析是编译过程的第一步，它将源代码分解成一系列的词法单元，如标识符、常量、运算符等。

这些词法单元存储在符号表中，以便后续的分析和转换。

2. 语法分析语法分析的目标是将词法单元按照语法规则组织成一个语法树，以便进一步的分析和优化。

语法分析器使用文法规则来判断输入的字符串是否符合语法规范，并根据语法规则生成语法树。

3. 语义分析语义分析阶段对语法树进行分析并在合适的地方插入语义动作。

语义动作是一些与语义相关的处理操作，用于检查和修正代码的语义错误，并生成中间代码或目标代码。

4. 代码生成代码生成是编译过程的最后一个阶段，它将中间代码或语法树翻译为目标代码，使得计算机可以直接执行。

代码生成阶段涉及到指令的选择、寄存器分配、数据位置的确定等一系列的优化操作，以提高程序的性能和效率。

编译器是实现编译过程的工具。

它接收源代码作为输入，并将其转换为目标代码或可执行文件作为输出。

编译器工作原理可以简单概括为：读取源代码、进行词法分析和语法分析、生成中间代码、进行优化、生成目标代码。

编译器在编译过程中还涉及到符号表管理、错误处理、优化算法等方面的工作。

符号表用于管理程序中的标识符、常量、变量等信息；错误处理机制用于检测和纠正程序中的错误；优化算法用于提高程序的性能和效率，例如常量折叠、无用代码删除等。

总结起来，C语言编译过程涉及到词法分析、语法分析、语义分析和代码生成等阶段，每个阶段都有特定的工作原理和任务。

编译器作为实现编译过程的工具，负责将源代码转换为机器可以执行的目标代码。

经编译程序运行后得到的输出结果如下：
1〕词法分析得出的相应的名字的号码和他的值2〕列举程序中所有的变量
3〕状态栈的移进-归约过程1.
4〕最后产生的四元式中间代码
一、实验总结：
通过此次实验，让我知道了词法分析的功能是输出把它组织成单个程序，让我理解到如何设计、编制并调试词法分析程序，加深对词法分析原理的理解；对语法规那么有明确的定义；编写的分析程序可以进展正确的语法分析；对于遇到的语法错误，可以做出简单的错误处理，给出简单的错误提示，保证顺利完成语法分析过程；实验报告要求用文法的形式对语法定义做出详细说明，说明语法分析程序的工作过程，说明错误处理的实现。

通过该实验的操作，我理解编译原理课程兼有很强的理论性和理论性，是计算机专业的一门非常重要的专业根底课程，它在系统软件中占有非常重要的地位，是计算机专业学生的一门主修课。

为了让学生可以更好地掌握编译原理的根本理论和编译程序构造的根本方法和技巧，融会贯穿本课程所学专业理论知识，进步他们的软件设计才能，。