编译原理课设实验报告
- 格式:doc
- 大小:193.50 KB
- 文档页数:29
编译原理实验报告一、实验目的和要求本次实验旨在对PL_0语言进行功能扩充,添加新的语法特性,进一步提高编译器的功能和实用性。
具体要求如下:1.扩展PL_0语言的语法规则,添加新的语法特性;2.实现对新语法的词法分析和语法分析功能;3.对扩展语法规则进行语义分析,并生成中间代码;4.验证扩展功能的正确性。
二、实验内容1.扩展语法规则本次实验选择扩展PL_0语言的语句部分,添加新的控制语句,switch语句。
其语法规则如下:<switch_stmt> -> SWITCH <expression> CASE <case_list><default_stmt> ENDSWITCH<case_list> -> <case_stmt> , <case_stmt> <case_list><case_stmt> -> CASE <constant> : <statement><default_stmt> -> DEFAULT : <statement> ,ε2.词法分析和语法分析根据扩展的语法规则,需要对新的关键字和符号进行词法分析,识别出符号类型和记号类型。
然后进行语法分析,建立语法树。
3.语义分析在语义分析阶段,首先对switch语句的表达式进行求值,判断其类型是否为整型。
然后对case语句和default语句中的常量进行求值,判断是否与表达式的值相等。
最后将语句部分生成中间代码。
4.中间代码生成根据语法树和语义分析的结果,生成对应的中间代码。
例如,生成switch语句的跳转表,根据表达式的值选择相应的跳转目标。
5.验证功能的正确性设计一些测试用例,验证新语法的正确性和扩展功能的实用性。
三、实验步骤与结果1.扩展语法规则,更新PL_0语法分析器的词法规则和语法规则。
编译原理实验报告一、实验目的本次编译原理实验的主要目的是通过实践加深对编译原理中词法分析、语法分析、语义分析和代码生成等关键环节的理解,并提高实际动手能力和问题解决能力。
二、实验环境本次实验使用的编程语言为 C/C++,开发工具为 Visual Studio 2019,操作系统为 Windows 10。
三、实验内容(一)词法分析器的设计与实现词法分析是编译过程的第一个阶段,其任务是从输入的源程序中识别出一个个具有独立意义的单词符号。
在本次实验中,我们使用有限自动机的理论来设计词法分析器。
首先,我们定义了单词的种类,包括关键字、标识符、常量、运算符和分隔符等。
然后,根据这些定义,构建了相应的状态转换图,并将其转换为程序代码。
在实现过程中,我们使用了字符扫描和状态转移的方法,逐步读取输入的字符,判断其所属的单词类型,并将其输出。
(二)语法分析器的设计与实现语法分析是编译过程的核心环节之一,其任务是在词法分析的基础上,根据给定的语法规则,判断输入的单词序列是否构成一个合法的句子。
在本次实验中,我们采用了自顶向下的递归下降分析法来实现语法分析器。
首先,我们根据给定的语法规则,编写了相应的递归函数。
每个函数对应一种语法结构,通过对输入单词的判断和递归调用,来确定语法的正确性。
在实现过程中,我们遇到了一些语法歧义的问题,通过仔细分析语法规则和调整函数的实现逻辑,最终解决了这些问题。
(三)语义分析与中间代码生成语义分析的任务是对语法分析所产生的语法树进行语义检查,并生成中间代码。
在本次实验中,我们使用了四元式作为中间代码的表示形式。
在语义分析过程中,我们检查了变量的定义和使用是否合法,类型是否匹配等问题。
同时,根据语法树的结构,生成相应的四元式中间代码。
(四)代码优化代码优化的目的是提高生成代码的质量和效率。
在本次实验中,我们实现了一些基本的代码优化算法,如常量折叠、公共子表达式消除等。
通过对中间代码进行分析和转换,减少了代码的冗余和计算量,提高了代码的执行效率。
编译原理实验报告实验项目1:词法分析程序实验一、实验的目的与任务:编译原理是计算机类专业特别是计算机软件专业的一门重要专业课。
设置该课程的目的在于系统地向学生讲述编译系统的结构、工作流程及编译程序各组成部分的设计原理和实现方法,使学生通过学习既掌握编译理论和方法方面的基本知识,也具有设计、实现、分析和维护编译程序等方面的初步能力。
编译原理是一门理论性和实践性都比较强的课程。
进行上机实验的目的是使学生通过完成上机实验题目加深对课堂教学内容的理解。
同时培养学生实际动手能力。
编译实验由三个独立实验组成,按照由浅入深进行排列,希望通过本实验使学生更深学习并理解编译的主要过程和相关方法。
词法分析的目的是将输入的源程序进行划分,给出基本符号(token)的序列,并掠过注解和空格等分隔符号。
基本符号是与输入的语言定义的词法所规定的终结符。
本实验要求学生编制一个读单词过程,从输入的源程序中,识别出各个具有独立意义的单词,即基本保留字、标识符、常数、运算符、分隔符五大类。
并依次输出各个单词的内部编码及单词符号自身值。
(遇到错误时可显示“Error”,然后跳过错误部分继续进行)二、题目分析1.这里采用C语言编写的源程序作为词法分析程序的输入数据,输入数据保存在“in.txt”记事本中,将分析结果存在“out.txt”记事本中。
词法分析器的源代码使用C语言编写。
2.下面就词法分析程序中的主要变量进行说明:主函数main():打开要分析的C语言源程序,若不能正确打开,则报错。
先从源程序中读入一个字符ch,然后进行如下处理:1、cp消耗掉空格,制表符,换行符后,cp数组复位,开始检测cp;2、数字检测,对照符号表输出,若匹配成功,则返回序号;3、字符串检测, 对照符号表输出,若匹配成功,则返回序号;4、基本保留字检测,对照符号表输出,若匹配成功,则返回序号;5、运算符检测,对照符号表输出,若匹配成功,则返回序号;注意这里碰到‘/’时,要判断后面是否跟着是注释语句。
编译原理实验报告总结一、实验目的编译原理是计算机科学中的一门重要课程,通过实验可以更深入地理解编译过程的各个阶段,包括词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成等。
本次编译原理实验的目的主要有以下几点:1、加深对编译原理理论知识的理解和掌握,将抽象的概念通过实际操作转化为具体的实现。
2、培养实际动手能力和解决问题的能力,通过编写代码实现编译程序的各个模块,提高编程技能和调试能力。
3、熟悉编译程序的开发流程和工具,掌握相关编程语言和开发环境的使用。
4、培养团队合作精神和沟通能力,在实验过程中与小组成员共同探讨、解决问题,提高协作效率。
二、实验环境本次实验使用的编程语言为 C/C++,开发环境为 Visual Studio 2019。
同时,使用了一些辅助工具,如调试工具、代码管理工具等,以提高开发效率和代码质量。
三、实验内容1、词法分析任务:使用正则表达式或有限自动机实现对输入源程序的词法分析,将源程序分解为一个个单词,并识别出单词的类型,如标识符、关键字、常量、运算符等。
实现方法:采用有限自动机的方法,设计状态转移图,根据输入字符的类型进行状态转移,最终确定单词的类型。
遇到的问题及解决方法:在处理一些边界情况时,如字符串中的转义字符,出现了识别错误。
通过仔细分析正则表达式和有限自动机的规则,对代码进行了相应的修改和完善,解决了问题。
2、语法分析任务:使用自顶向下或自底向上的语法分析方法,对词法分析得到的单词序列进行语法分析,构建语法树。
实现方法:选择了自顶向下的递归下降分析法,根据语法规则编写递归函数,逐个处理单词,构建语法树。
遇到的问题及解决方法:在处理复杂的语法结构时,出现了回溯和左递归的问题,导致分析效率低下。
通过消除左递归和提取公共因子,优化了语法分析算法,提高了分析效率。
3、语义分析任务:在语法分析的基础上,进行语义分析,检查语法正确的程序是否在语义上也是正确的,如类型匹配、变量未定义等。
一、实验目的1. 理解编译原理的基本概念,掌握编译程序的设计方法和流程。
2. 掌握编译过程中的词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成等基本步骤。
3. 提高实际编程能力,培养严谨的编程思维。
二、实验环境1. 操作系统:Windows 102. 编译器:Visual Studio 20193. 编译原理实验平台:C++语言编写三、实验内容1. 词法分析器设计(1)词法分析器原理:词法分析器是编译程序中的第一个阶段,其作用是将源程序中的字符序列转换为一系列的单词符号。
本实验采用正则表达式来定义单词符号,并使用有限自动机实现词法分析。
(2)实验步骤:a. 定义单词符号:根据实验要求,设计正则表达式来定义单词符号。
b. 构建有限自动机:根据正则表达式,构建有限自动机的状态转移图。
c. 实现词法分析器:编写C++代码实现词法分析器,包括有限自动机的构建和状态转移过程。
2. 语法分析器设计(1)语法分析器原理:语法分析器是编译程序中的第二个阶段,其作用是检查源程序中的语法结构是否正确。
本实验采用递归下降分析法实现语法分析。
(2)实验步骤:a. 定义语法规则:根据实验要求,设计语法规则。
b. 构建语法分析树:根据语法规则,构建语法分析树。
c. 实现语法分析器:编写C++代码实现语法分析器,包括递归下降分析法和语法分析树的构建。
3. 语义分析器设计(1)语义分析器原理:语义分析器是编译程序中的第三个阶段,其作用是检查源程序中的语义是否正确。
本实验采用符号表来实现语义分析。
(2)实验步骤:a. 设计符号表:根据实验要求,设计符号表结构。
b. 实现语义分析器:编写C++代码实现语义分析器,包括符号表的构建和语义检查过程。
4. 中间代码生成(1)中间代码生成原理:中间代码生成是编译程序中的第四个阶段,其作用是将源程序转换为中间代码。
本实验采用三地址码作为中间代码。
(2)实验步骤:a. 设计三地址码:根据实验要求,设计三地址码格式。
编译原理实验报告一、实验概述本次实验旨在设计并实现一个简单的词法分析器,即实现编译器的第一个阶段,词法分析。
词法分析器将一段源程序代码作为输入,将其划分为一个个的词法单元,并将其作为输出。
二、实验过程1.设计词法规则根据编程语言的规范和所需实现的功能,设计词法规则,以明确规定如何将源程序代码分解为一系列的词法单元。
2.实现词法分析器采用合适的编程语言,根据所设计的词法规则,实现词法分析器。
词法分析器的主要任务是读入源程序代码,并将其根据词法规则进行分解,生成对应的词法单元。
3.测试词法分析器设计测试用例,用于检验词法分析器的正确性和性能。
测试用例应包含各种情况下的源程序代码。
4.分析和修正错误根据测试过程中发现的问题,分析产生错误的原因,并进行修正。
重复测试和修正的过程,直到词法分析器能够正确处理所有测试用例。
三、实验结果我们设计了一个简单的词法分析器,并进行了测试。
测试用例涵盖了各种情况下的源程序代码,包括正确的代码和错误的代码。
经过测试,词法分析器能够正确处理所有的测试用例。
词法分析器将源程序代码分解为一系列的词法单元,每个词法单元包含了单词的种类和对应的值。
通过对词法单元的分析,可以进一步进行语法分析和语义分析,从而完成编译过程。
四、实验总结通过本次实验,我深入了解了编译原理的词法分析阶段。
词法分析是编译器的第一个重要阶段,它将源程序代码分解为一个个的词法单元,为后续的语法分析和语义分析提供基础。
在实现词法分析器的过程中,我学会了如何根据词法规则设计词法分析器的算法,并使用编程语言实现词法分析器。
通过测试和修正,我掌握了调试和错误修复的技巧。
本次实验的经验对我今后的编程工作有很大帮助。
编译原理是计算机科学与技术专业的核心课程之一,通过实践能够更好地理解和掌握其中的概念和技术。
我相信通过进一步的学习和实践,我能够在编译原理领域取得更大的成果。
编译原理实验报告一、实验目的编译原理是计算机科学中的重要学科,它涉及到将高级编程语言转换为计算机能够理解和执行的机器语言。
本次实验的目的是通过实际操作和编程实践,深入理解编译原理中的词法分析、语法分析、语义分析以及中间代码生成等关键环节,提高我们对编译过程的认识和编程能力。
二、实验环境本次实验使用的编程语言为C++,开发环境为Visual Studio 2019。
此外,还使用了一些相关的编译工具和调试工具,如 GDB 等。
三、实验内容(一)词法分析器的实现词法分析是编译过程的第一步,其任务是将输入的源程序分解为一个个单词符号。
在本次实验中,我们使用有限自动机的理论来设计和实现词法分析器。
首先,定义了各种单词符号的类别,如标识符、关键字、常量、运算符等。
然后,根据这些类别设计了相应的状态转换图,并将其转换为代码实现。
在实现过程中,使用了正则表达式来匹配输入字符串中的单词符号。
对于标识符和常量等需要进一步处理的单词符号,使用了相应的规则进行解析和转换。
(二)语法分析器的实现语法分析是编译过程的核心环节之一,其任务是根据给定的语法规则,分析输入的单词符号序列是否符合语法结构。
在本次实验中,我们使用了递归下降的语法分析方法。
首先,根据实验要求定义了语法规则,并将其转换为相应的递归函数。
在递归函数中,通过对输入单词符号的判断和处理,逐步分析语法结构。
为了处理语法错误,在分析过程中添加了错误检测和处理机制。
当遇到不符合语法规则的输入时,能够输出相应的错误信息,并尝试进行恢复。
(三)语义分析及中间代码生成语义分析的目的是对语法分析得到的语法树进行语义检查和语义处理,生成中间代码。
在本次实验中,我们使用了三地址码作为中间代码的表示形式。
在语义分析过程中,对变量的定义和使用、表达式的计算、控制流语句等进行了语义检查和处理。
对于符合语义规则的语法结构,生成相应的三地址码指令。
四、实验步骤(一)词法分析器的实现步骤1、定义单词符号的类别和对应的正则表达式。
编译原理实验报告编译原理实验报告一、实验目的1. 了解编译器的基本原理和工作过程;2. 掌握编译器设计和实现的基本方法和技巧;3. 通过设计和实现一个简单的编译器,加深对编程语言和计算机系统的理解和认识。
二、实验原理编译器是将高级语言程序翻译成机器语言程序的一种软件工具。
它由编译程序、汇编程序、链接程序等几个阶段组成。
本次实验主要涉及到的是编译程序的设计和实现。
编译程序的基本原理是将高级语言程序转换为中间代码,再将中间代码转换为目标代码。
整个过程可以分为词法分析、语法分析、语义分析、代码生成和代码优化几个阶段。
三、实验内容本次实验的设计目标是实现一个简单的四则运算表达式的编译器。
1. 词法分析根据规定的语法规则,编写正则表达式将输入的字符串进行词法分析,将输入的四则运算表达式划分成若干个单词(Token),例如:运算符、操作数等。
2. 语法分析根据定义的语法规则,编写语法分析程序,将词法分析得到的Token序列还原成语法结构,构建抽象语法树(AST)。
3. 语义分析对AST进行遍历,进行语义分析,判断表达式是否符合语法规则,检查语义错误并给出相应的提示。
4. 代码生成根据AST生成目标代码,目标代码可以是汇编代码或者机器码。
四、实验过程和结果1. 首先,根据输入的表达式,进行词法分析。
根据所定义的正则表达式,将输入的字符串划分成Token序列。
例如:输入表达式“2+3”,经过词法分析得到的Token序列为["2", "+", "3"]。
2. 然后,根据语法规则,进行语法分析。
根据输入的Token序列,构建抽象语法树。
3. 接着,对抽象语法树进行语义分析。
检查表达式是否符合语法规则,给出相应的提示。
4. 最后,根据抽象语法树生成目标代码。
根据目标代码的要求,生成汇编代码或者机器码。
五、实验总结通过本次实验,我对编译器的工作原理有了更深入的认识,掌握了编译器设计和实现的基本方法和技巧。
一、实验目的1. 理解编译原理的基本概念和原理。
2. 掌握编译器的各个阶段及其实现方法。
3. 能够运用编译原理的知识解决实际问题。
二、实验环境1. 操作系统:Windows 102. 编程语言:C++3. 开发工具:Visual Studio 20194. 实验内容:词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化、目标代码生成三、实验内容1. 词法分析(1)实验目的:实现一个简单的词法分析器,将源代码中的字符序列转换为词法符号序列。
(2)实验步骤:1)定义词法符号类型,包括标识符、关键字、运算符、常量等。
2)设计词法分析器算法,对源代码进行遍历,将字符序列转换为词法符号序列。
3)实现词法分析器程序,输出词法符号序列。
(3)实验结果:输入源代码:int a = 10;输出词法符号序列:{<int, int>, <a, a>, <=, =>, <10, 10>, <;, ;>}2. 语法分析(1)实验目的:实现一个简单的语法分析器,将词法符号序列转换为抽象语法树(AST)。
(2)实验步骤:1)定义语法规则,包括产生式、非终结符、终结符等。
2)设计语法分析算法,根据语法规则对词法符号序列进行解析,生成AST。
3)实现语法分析器程序,输出AST。
(3)实验结果:输入词法符号序列:{<int, int>, <a, a>, <=, =>, <10, 10>, <;, ;>}输出AST:```AST:- ExpressionStatement- Expression- BinaryExpression- Identifier: a- Operator: =- Constant: 10```3. 语义分析(1)实验目的:实现语义分析器,对AST进行语义检查,确保程序的正确性。
(2)实验步骤:1)定义语义规则,包括类型检查、作用域检查等。
一、实验名称编译原理实验二、实验目的1. 理解编译原理的基本概念和原理。
2. 掌握文法分析、词法分析和语法分析的基本方法。
3. 学会使用编译工具,如Lex和Yacc,实现简单的编译器。
三、实验内容本次实验主要分为三个部分:1. 词法分析2. 语法分析3. 编译器构建四、实验步骤1. 词法分析- 使用Lex工具实现词法分析器。
- 定义输入文件格式,包括源代码和标记。
- 编写Lex规则,将源代码转换为标记序列。
- 使用Flex生成词法分析器程序。
2. 语法分析- 使用Yacc工具实现语法分析器。
- 定义语法规则,包括产生式和文法符号。
- 编写Yacc规则,将标记序列转换为语法分析树。
- 使用Bison生成语法分析器程序。
3. 编译器构建- 将词法分析器和语法分析器程序结合,构建简单的编译器。
- 实现编译器的中间代码生成功能。
- 实现编译器的目标代码生成功能。
五、实验结果1. 词法分析- 输入:`int a = 10;`- 输出:`TOKEN: int, TOKEN: a, TOKEN: =, TOKEN: 10, TOKEN: ;`2. 语法分析- 输入:`int a = 10;`- 输出:`Syntax Tree: Program -> Declaration -> Variable Declaration -> Identifier -> a, Token -> int, Token -> =, Token -> 10, Token -> ;`3. 编译器构建- 输入:`int a = 10;`- 输出:`Target Code: int a = 10;`六、实验心得1. 通过本次实验,我深入理解了编译原理的基本概念和原理,包括词法分析、语法分析和编译器构建。
2. 我学会了使用Lex和Yacc等编译工具,实现了简单的编译器。
3. 本次实验让我认识到编译原理在软件开发中的重要性,以及编译器在代码生成和优化方面的作用。
编译原理实验报告一、实验目的编译原理是计算机科学中的重要课程,旨在让学生了解编译器的基本工作原理以及相关技术。
本次实验旨在通过设计和实现一个简单的编译器,来进一步加深对编译原理的理解,并掌握实际应用的能力。
二、实验环境本次实验使用了Java编程语言及相关工具。
在开始实验前,我们需要安装Java JDK并配置好运行环境。
三、实验内容及步骤1. 词法分析词法分析是编译器的第一步,它将源代码分割成一系列词法单元。
我们首先实现一个词法分析器,它能够将输入的源代码按照语法规则进行切割,并识别出关键字、标识符、数字、运算符等。
2. 语法分析语法分析是编译器的第二步,它将词法分析得到的词法单元序列转化为语法树。
我们使用自顶向下的LL(1)语法分析算法,根据文法规则递归地构建语法树。
3. 语义分析语义分析是编译器的第三步,它对语法树进行检查和转换。
我们主要进行类型检查、语法错误检查等。
如果源代码存在语义错误,编译器应该能够提供相应的错误提示。
4. 代码生成代码生成是编译器的最后一步,它将经过词法分析、语法分析和语义分析的源代码翻译为目标代码。
在本次实验中,我们将目标代码生成为Java字节码。
5. 测试与优化完成以上步骤后,我们需要对编译器进行测试,并进行优化。
通过多个测试用例的执行,我们可以验证编译器的正确性和性能。
四、实验心得通过完成这个编译器的实验,我收获了很多。
首先,我对编译原理的知识有了更深入的理解。
在实验过程中,我深入学习了词法分析、语法分析、语义分析和代码生成等关键技术,对编译器的工作原理有了更系统的了解。
其次,我提高了编程能力。
实现一个完整的编译器需要处理复杂的数据结构和算法,这对我的编程能力是一个很好的挑战。
通过实验,我学会了合理地组织代码,优化算法,并注意到细节对程序性能的影响。
最后,我锻炼了解决问题的能力。
在实验过程中,我遇到了很多困难和挑战,但我不断地调试和改进代码,最终成功地实现了编译器。
编译原理实验报告一、实验目的本次实验的目的是了解编译原理的基本知识,并运用所学知识实现一个简单的词法分析器。
二、实验内容1.设计一个词法分析器,能够识别并输出源程序中的关键字、标识符、常数和运算符等。
2.设计并实现一个词法分析器的算法。
3.对编写的词法分析器进行测试。
三、实验过程1.设计词法分析器的算法在设计词法分析器的时候,需要先了解源程序的基本构成,了解关键字、标识符、常数和运算符等的特点,以及它们在源程序中的表示形式。
然后,根据这些特点,设计一个适合的算法来进行词法分析。
2.实现词法分析器根据设计好的算法,在编程语言中实现词法分析器。
在实现过程中,需要根据不同的词法单元,设计相应的正则表达式来进行匹配和识别。
3.测试词法分析器编写几个简单的测试用例,对词法分析器进行测试。
检查输出结果是否正确,并根据实际情况对词法分析器进行调试和优化。
四、实验结果经过测试,词法分析器能够正确识别并输出源程序中的关键字、标识符、常数和运算符等。
测试用例的输出结果与预期结果一致。
五、实验总结通过本次实验,我学习了编译原理的基本知识,掌握了词法分析器的设计和实现方法。
在实验过程中,我遇到了一些困难和问题,但通过仔细思考和查阅文献资料,最终成功地完成了实验任务。
这次实验不仅帮助我巩固了所学知识,还提高了我的编程能力和解决问题的能力。
通过实践,我深刻体会到了编译原理在软件开发中的重要性和作用,并对将来的学习和工作有了更好的规划和方向。
通过本次实验,我对编译原理的相关知识有了更深入的理解和掌握,对词法分析器的设计和实现方法有了更加清晰的认识。
同时,我还学会了如何进行实验报告的撰写,提高了我的文档写作能力。
通过本次实验,我不仅实现了实验的目标,还提高了自己的综合素质和能力。
一、实验背景编译原理是计算机科学的一个重要分支,主要研究如何将高级语言源代码转换为计算机可以执行的机器代码。
本实验旨在通过实践操作,加深对编译原理基本概念和算法的理解,提高编程能力和解决问题的能力。
二、实验目的1. 理解编译原理的基本概念和流程;2. 掌握词法分析和语法分析的基本方法;3. 熟悉编译过程中的中间代码生成和代码优化;4. 培养编程能力和团队协作精神。
三、实验内容1. 词法分析词法分析是编译过程的第一步,其主要任务是将源代码中的字符序列转换成一个个有意义的符号(单词)。
本实验中,我们实现了词法分析器,能够识别出标识符、关键字、运算符、常量等单词。
2. 语法分析语法分析是编译过程的核心,其主要任务是将词法分析器生成的单词序列按照一定的语法规则进行组织,形成语法树。
本实验中,我们实现了递归下降解析法,对表达式、赋值语句、函数定义等语法结构进行了分析。
3. 中间代码生成中间代码生成是编译过程中的一个重要环节,其主要任务是将语法树转换为一种抽象的、与具体机器无关的中间代码。
本实验中,我们实现了三地址代码生成,将语法树转换为三地址代码。
4. 代码优化代码优化是编译过程中的一个关键步骤,其主要任务是在保证程序正确性的前提下,提高程序的性能。
本实验中,我们实现了简单的代码优化,如常数传播、变量替换等。
四、实验结果与分析1. 实验结果通过实验,我们成功实现了词法分析、语法分析、中间代码生成和代码优化等功能。
以一个简单的C语言程序为例,我们能够将其转换为三地址代码,并进行简单的优化。
2. 实验分析(1)词法分析:本实验中,我们通过定义状态转换表和动作表,实现了对C语言源代码的词法分析。
实验结果表明,词法分析器能够准确地识别出标识符、关键字、运算符、常量等单词。
(2)语法分析:递归下降解析法是一种较为直观的语法分析方法。
本实验中,我们实现了递归下降解析法,对表达式、赋值语句、函数定义等语法结构进行了分析。
编译原理实验报告一、实验目的编译原理是计算机科学中的一门重要课程,通过实验,旨在加深对编译原理相关理论知识的理解,提高实践动手能力和问题解决能力。
具体目标包括:1、熟悉编译程序的基本结构和工作流程。
2、掌握词法分析、语法分析、语义分析及中间代码生成等主要阶段的实现方法。
3、培养运用编程语言实现编译算法的能力。
二、实验环境本次实验使用的编程语言为_____,开发工具为_____,操作系统为_____。
三、实验内容(一)词法分析词法分析是编译过程的第一个阶段,其任务是从输入的源程序中识别出一个个单词符号。
使用正则表达式和有限自动机的理论,设计并实现了词法分析器。
首先,定义了单词的类别,如标识符、关键字、运算符、常量等。
然后,根据不同单词类别的特征,编写了相应的正则表达式模式。
在实现过程中,通过对输入的源程序进行逐字符扫描,利用正则表达式匹配来识别单词,并将其分类存储。
(二)语法分析语法分析是编译过程的核心部分,其目的是确定输入的单词序列是否符合给定的语法规则。
采用了自顶向下的递归下降分析法和自底向上的算符优先分析法。
对于递归下降分析法,根据语法规则编写了相应的递归函数。
每个函数处理一种语法结构,通过递归调用实现对整个语法的分析。
算符优先分析法则通过定义算符的优先级和结合性,构建算符优先关系表,然后依据表进行语法分析。
(三)语义分析语义分析阶段主要检查语法正确的句子是否具有实际的意义,并进行类型检查、语义计算等操作。
在实现中,通过构建符号表来记录变量的信息,包括名称、类型、作用域等。
同时,在语法分析的过程中,根据语义规则进行相应的检查和计算。
(四)中间代码生成中间代码生成是将源程序转换为一种便于优化和目标代码生成的中间表示形式。
选择了三地址码作为中间代码。
在生成中间代码时,根据语法分析和语义分析的结果,按照一定的规则将源程序转换为三地址码的形式。
四、实验步骤1、需求分析仔细研究实验要求,明确各个阶段的任务和目标,确定所需的数据结构和算法。
《编译技术》课程设计报告实验名称编译器设计学号班级本课设的任务是达成一个完好的编译器,办理用户提交的切合所定文法的源程序代码,生成四元式中间代码,从而翻译成等价的X86 平台上汇编语言的目标程序。
编译程序的工作过程区分为以下 5 个过程:词法剖析,语法剖析,语义剖析和中间代码生成,代码优化,目标代码生成。
此中,词法剖析阶段的基本任务是从以字符串表示的源程序中辨别出拥有独立意义的单词符号,并以二元组的形式输出,以作为语法剖析阶段的输入。
语法剖析阶段的基本任务是将词法剖析阶段产生的二元组作为输入,依据语言的语法例则,辨别出各样语法成分,并判断该单词符号序列是不是该语言的一个句子。
语义剖析的任务是第一对每种语法单位进行静态的语义审察,而后剖析其含义,并用另一种语言形式(本课设采纳四元式 ) 来描绘这类语义。
代码优化的任务是对前阶段产生的中间代码进行等价变换或改造,以期获取更为高效即省时间和空间的目标代码。
目标代码生成的任务是将中间代码变换成特定机器上的绝对指令代码或可重定位的指令代码或汇编指令代码(本课设生成汇编指令代码)。
在词法剖析阶段,经过 DOS环境手动输入字符串序列(以’#’作为结束标记)作为带剖析的源程序,调用词法扫描子程序将字符串以二元组的形式输出(如有不属于该语言单词符号出现,则进行犯错办理),词法扫描子程序包含了对源程序的预办理(忽视多余空格、回车换行符等空白字符),以及对单词的辨别和分类,以形成(单词种别,单词自己的值)形式的二元组,并将用户自定义变量信息存入程序变量信息表。
在语法剖析阶段,采纳自上而下的递归降落剖析法,从文法的开始符号出发,依据文法例则正向推导出给定句子。
依据递归降落剖析函数编写规则来编写相应的函数,在各个函数的剖析过程中调用词法剖析程序中的扫描程序,发出“取下一个单词符号”的命令,以获得下一个单词符号作语法剖析。
单词符号词语字符法法字符串表示的源程序分分析析器器取一下个单词符号在语义剖析和中间代码生成阶段,采纳语法制导翻译法,使用属性文法为工具来描绘程序设计语言的语义。
编译原理实验报告编译原理实验报告一、引言编译原理是计算机科学中的重要课程之一,它研究的是如何将高级语言程序转化为机器语言程序的过程。
在本次实验中,我们将学习并实践编译原理中的一些基本概念和技术,包括词法分析、语法分析和语义分析等。
二、词法分析词法分析是编译过程中的第一步,它负责将源程序中的字符序列转化为有意义的词法单元。
在本次实验中,我们使用了Flex工具来生成词法分析器。
通过定义一系列正则表达式和对应的动作,我们可以将源程序中的字符序列识别为不同的词法单元,如标识符、关键字、运算符等。
三、语法分析语法分析是编译过程中的第二步,它负责将词法单元序列转化为抽象语法树。
在本次实验中,我们使用了Bison工具来生成语法分析器。
通过定义一系列文法规则和对应的动作,我们可以将词法单元序列转化为抽象语法树,并进行语法错误的检测和恢复。
四、语义分析语义分析是编译过程中的第三步,它负责对抽象语法树进行语义检查和语义动作的执行。
在本次实验中,我们通过自定义语义规则和对应的动作,对抽象语法树进行类型检查、符号表管理等操作。
同时,我们还实现了一些简单的语义动作,如计算表达式的值、生成中间代码等。
五、中间代码生成中间代码生成是编译过程中的一项重要任务,它负责将源程序转化为机器无关的中间表示形式。
在本次实验中,我们使用了三地址码作为中间表示形式。
通过对抽象语法树的遍历和一系列的转换规则,我们可以将源程序转化为等价的三地址码表示形式。
六、实验结果与分析通过对一些简单的测试程序的编译,我们验证了我们所实现的词法分析、语法分析、语义分析和中间代码生成的正确性。
同时,我们还进行了一些性能测试,对比了不同算法和数据结构在编译过程中的效率差异。
实验结果表明,我们所实现的编译器在处理大规模程序时具有较好的性能。
七、结论通过本次实验,我们深入了解了编译原理中的一些基本概念和技术,并通过实践加深了对编译过程的理解。
同时,我们也意识到编译器的设计和实现是一项复杂而有挑战性的任务,需要综合运用多种算法和数据结构。
一、实验目的本次实验旨在使学生通过编译原理的学习,了解编译程序的设计原理及实现技术,掌握编译程序的各个阶段,并能将所学知识应用于实际编程中。
二、实验内容1. 词法分析2. 语法分析3. 语义分析4. 中间代码生成5. 代码优化6. 目标代码生成三、实验步骤1. 词法分析(1)设计词法分析器,识别输入源代码中的各种词法单元;(2)使用C语言实现词法分析器,并进行测试。
2. 语法分析(1)根据文法规则设计语法分析器,识别输入源代码的语法结构;(2)使用C语言实现语法分析器,并进行测试。
3. 语义分析(1)设计语义分析器,检查语法分析后的语法树,确保语义正确;(2)使用C语言实现语义分析器,并进行测试。
4. 中间代码生成(1)设计中间代码生成器,将语义分析后的语法树转换为中间代码;(2)使用C语言实现中间代码生成器,并进行测试。
5. 代码优化(1)设计代码优化器,对中间代码进行优化,提高程序性能;(2)使用C语言实现代码优化器,并进行测试。
6. 目标代码生成(1)设计目标代码生成器,将优化后的中间代码转换为特定目标机的汇编语言;(2)使用C语言实现目标代码生成器,并进行测试。
四、实验结果与分析1. 词法分析实验结果:成功识别输入源代码中的各种词法单元,包括标识符、关键字、运算符、常量等。
2. 语法分析实验结果:成功识别输入源代码的语法结构,包括表达式、语句、程序等。
3. 语义分析实验结果:成功检查语法分析后的语法树,确保语义正确。
4. 中间代码生成实验结果:成功将语义分析后的语法树转换为中间代码,为后续优化和目标代码生成提供基础。
5. 代码优化实验结果:成功对中间代码进行优化,提高程序性能。
6. 目标代码生成实验结果:成功将优化后的中间代码转换为特定目标机的汇编语言,为程序在目标机上运行做准备。
五、实验心得1. 编译原理是一门理论与实践相结合的课程,通过本次实验,我对编译程序的设计原理及实现技术有了更深入的了解。
《编译技术》课程设计报告实验名称编译器设计姓名学号班级本课设的任务是完成一个完整的编译器,处理用户提交的符合所定文法的源程序代码,生成四元式中间代码,进而翻译成等价的X86平台上汇编语言的目标程序。
编译程序的工作过程划分为下列5个过程:词法分析,语法分析,语义分析和中间代码生成,代码优化,目标代码生成。
其中,词法分析阶段的基本任务是从以字符串表示的源程序中识别出具有独立意义的单词符号,并以二元组的形式输出,以作为语法分析阶段的输入。
语法分析阶段的基本任务是将词法分析阶段产生的二元组作为输入,根据语言的语法规则,识别出各种语法成分,并判断该单词符号序列是否是该语言的一个句子。
语义分析的任务是首先对每种语法单位进行静态的语义审查,然后分析其含义,并用另一种语言形式(本课设采用四元式) 来描述这种语义。
代码优化的任务是对前阶段产生的中间代码进行等价变换或改造,以期获得更为高效即省时间和空间的目标代码。
目标代码生成的任务是将中间代码变换成特定机器上的绝对指令代码或可重定位的指令代码或汇编指令代码(本课设生成汇编指令代码)。
在词法分析阶段,通过DOS环境手动输入字符串序列(以’#’作为结束标志)作为带分析的源程序,调用词法扫描子程序将字符串以二元组的形式输出(若有不属于该语言单词符号出现,则进行出错处理),词法扫描子程序包括了对源程序的预处理(忽略多余空格、回车换行符等空白字符),以及对单词的识别和分类,以形成(单词种别,单词自身的值)形式的二元组,并将用户自定义变量信息存入程序变量信息表。
在语法分析阶段,采用自上而下的递归下降分析法,从文法的开始符号出发,根据文法规则正向推导出给定句子。
根据递归下降分析函数编写规则来编写相应的函数,在各个函数的分析过程中调用词法分析程序中的扫描程序,发出“取下一个单词符号”的命令,以取得下一个单词符号作语法分析。
在语义分析和中间代码生成阶段,采用语法制导翻译法,使用属性文法为工具来描述程序设计语言的语义。
首先审查词法分析得到的每个语法结构的静态语义,如果静态语义正确再生成中间代码(本课设中采用四元式)。
使用属性文法作为描述程序设计语言语义的工具,采用语法制导翻译法完成对语法成分的翻译工作,即在语法分析过程中,依随分析的过程,根据每个产生式所对应的语义子程序(或语义规则描述的语义处理的加工动作)进行翻译。
目标代码生成是编译程序的最后一个阶段,根据符号表等信息,将中间代码转化为等价的目标代码。
为减少访问计算机内存的次数,应尽可能把基本块内还要被引用的变量放到寄存器中,而把基本块内不用的变量所占的寄存器释放。
为了随时掌握寄存器的使用情况和变量的存放情况,以便生成适当地目标代码,可以建立寄存器描述表和变量地址描述表。
在编译程序的各个阶段中都要涉及到表格管理和错误处理。
编译程序在工作过程中需要建立一些表格,以登记源程序中所提供的或在编译过程中所产生的一些信息,编译各个阶段的工作都涉及到构造、查找、修改或存取有关表格中的信息(本课设中建立了程序变量信息表,变量地址描述表,寄存器描述表)。
一个好的编译程序在编译过程中,应具有广泛的程序查错能力,并能准确地报告错误的种类及出错位置,以便用户查找和纠正,因此,在编译程序中还必须有一个出错处理程序。
实验的整体设计思想可由以下图示表示:编译器基本模块设计词法分析的任务是对字符串表示的源程序从左到右地进行扫描和分解,根据语言的词法规则识别出一个一个具有独立意义的单词符号,包括关键字,标识符,常数,运算为每个非终结符编制一个递归下降分析函数,每个函数名是相应的非终结符,函数体则是根据规则右部符号串的结构和顺序编写,完成相应非终结符匹配,通过所有子程序的相互调用,完成整个终结符号串的分析。
(1)当遇到终结符a时,则编写语句if (当前读来的输入符号==a) 读下一个输入符号;(2)当遇到非终结符A时,则编写语句调用A( );(3)当遇到规则A→ε时,则编写语句if (当前读来的输入符号 FOLLOW(A))error( );递归下降分析法是确定的自上而下分析法,这种分析法要求文法是LL(1)文法。
语法结构定义采用扩充的BNF表示法,避免了直接左递归规则,并且也没有公共左因子。
对于非终结符E→T { +T },函数T( )用while语句描述如下:T ( ){F ( );while ( sym = =‘*’){Scanner ( );F ( );}}b)语义分析和中间代码生成器(语法制导翻译法)1 语义分析的任务:1)静态语义审查:审查每个语法结构的静态语义,即验证语法结构合法的程序,是否真正有意义。
2)执行真正的翻译:如果静态语义正确, 语义处理则要执行真正的翻译, 即生成程序的某种中间代码的形式或直接生成目标代码。
2语法制导翻译法的基本思想为文法的每个产生式都配备一个语义动作或语义子程序。
在语法分析的过程中,每当使用一条产生式进行推导或归约时,就执行相应产生式的语义动作, 从而实现语义处理。
在语法分析过程中,依随分析的过程,根据每个产生式所对应的语义子程序(或语义规则描述的语义处理的加工动作)进行翻译。
3 属性文法和语义规则语法制导翻译法使用属性文法为工具来描述程序设计语言的语义。
属性文法包含一个上下文无关文法和一系列语义规则(为文法的每一个规则配备的计算属性的计算规则)。
这些语义规则附在文法的每个产生式上,在语法分析过程中, 执行语义规则描述的动作, 从而实现语义处理。
也就是说, 附在文法的每个产生式上语义规则描述了语义处理的加工动作。
4 四元式中间代码结构四元式主要由四部分组成:(OP,arg1, arg2, result)其中OP是运算符;arg1,arg2分别是第一和第二两个运算对象(当OP是一目运算时,常常将运算对象定义为arg1);result是编译程序为存放中间运算结果而临时引进的变量,常称为临时变量,如Ti,也可以是用户自定义变量,如X。
5 采用自下而上的语法制导翻译法语义动作的设计(1)自下而上的语法制导翻译特点:栈顶形成句柄,归约时执行相应语义动作文法翻译到四元式的语义描述:1) 语义变量place表示存放非终结符E值的变量名或其数值。
2) 语义函数gen(op,argv1,argv2,result)功能是生成一个四元式。
3) 语义函数NewTemp()功能是产生一个新的临时变量名字,如T1,T2等。
4) 语义变量index为四元式序列指针。
5) 语义变量真出口etc和假出口efc真(假)出口表示布尔表达式C为真(假)时控制流向的转移目标,布尔表达式的真(假)出口不能在产生其四元式的同时得知,因此设置两个语义变量C.etc:记录表达式C 所对应的四元式需回填真出口的四元式的地址所构成的链C.efc:记录表达式C 所对应的四元式需回填假出口的四元式的地址所构成的链6) 语义变量语句出口chain在翻译语句时,其出口的转向点通常不能确定,用链表记录这些出口的位置,以便在适当的时机回填。
S.chain表示语句S全部出口组成的链即出口链,以待一次性回填。
7) 语义变量语句入口head使用语义变量LS.head 记录while语句首地址,即对应的第一个四元式语句序号,以回填转移地址,。
8) 链接函数merg(p1,p2)功能是把以p1, p2为链首的两条链合并为一, 返回合并后的链首;9) 回填函数bp(p,t)功能是将p 所链结的每个四元式的第四区分量都回填t ;(2) 非终结符语义动作:1)<项> ::= <因子>{*<因子>|/<因子>}即T→F|T*F|T/FT→F{T.place=F.place}T→T*F{T.place=NewTemp();gen("*",T1.place,F.place,T.place)}T→T/F{T.place=NewTemp();gen("/",T1.place,F.place,T.place)}2)<表达式> ::= <项>{ +<项>|-<项>}即E→T|E+T|E+T同1)3)<条件>::=<表达式><关系运算符><表达式>,<关系运算符> ::=<|<=|>|>=|==|!=即C→E op E,op→<|<=|>|>=|==|!={ C.etc=index;C.efc=index+1;gen("goto "+op,E1.place1,E2.place2,"0");gen("goto","","","0");}4)<赋值语句>::=ID=<表达式>即AS→ID=E{gen("=",E.place,"",ID);bp(AS.chain,index);}5)<条件语句>::=if<条件><语句块>[else <语句块>]即CS→if C B |if C B else B{bp(C.etc,index);CS.Chain=C.efc;...(B())CS.chain=merge(B1.chain,index);gen("goto","","","0");bp(C.efc,index);...(B())CS.chain=merge(B2.chain,CS.chain)}6)<循环语句>::=do <语句块>while <条件>即LS→do B while C{LS.head=index;...(B())...(C())bp(C.etc,LS.head);bp(C.efc,index);CS.chain=merge(B.chain,C.efc)}bp(CS.chain,index);}c)目标代码生成采用汇编语言代码作为目标代码生成器的输出,在四元式序列中有3类量,常量,程序变量和临时变量。
一般地,常量对应立即数出现在目标指令中;程序变量是程序中用户自定义变量,通常是存放在存储单元中的存储器变量,在数据段定义为同名字变量(使用伪指令DW);而临时变量则是在生成四元式时由编译程序引进的,因为寄存器变量的存取比存储变量的存取快得多,因此,为临时变量安排寄存器。
1 寄存器描述表和地址描述表为了反映寄存器使用情况及变量值的存放情况,引进寄存器描述表registerStatus与地址描述表registerT。