信息工程学院编译原理实习指导书

编译原理实验指导书西北农林科技大学信息工程学院2012年10月8日实验一词法分析 ............................................................................... 错误！未定义书签。

实验二语法分析 . 0实验三语义分析 0附录................................................................................................... 错误！未定义书签。

实验环境和工具 ................................................................................. 错误！未定义书签。

MiniC语言........................................................................................ 错误！未定义书签。

实习一词法分析一、实验目的：通过设计编制调试一个具体的词法分析程序，加深对词法分析原理的理解。

并掌握在对程序设计语言源程序进行扫描过程中将其分解为各类单词的词法分析方法。

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显示）二、实验预习提示1、词法分析器的功能和输出格式词法分析器的功能是输入源程序，输出单词符号。

词法分析器的单词符号常常表示成以下的二元式(单词种别码，单词符号的属性值)。

本实验中，采用的是按类来安排种别码的方式。

2、部分单词的BNF表示（可参考教材的状态转换图）<标识符>-> <字母><字母数字串><字母数字串>-><字母><字母数字串>|<数字><字母数字串>|<下划线><字母数字串>|ε<无符号整数>-> <数字><数字串><数字串>-> <数字><数字串> |ε<加法运算符>-> +<减法运算符>-> -<大于关系运算符>-> ><大于等于关系运算符>-> >=3、做词法分析器需要把对象语言的词法全部描述出来，在这我们取C语言子集，它的词法如下：（1）关键字main if else int return void while…….. 所有的关键字都是小写。

（2）专用符号= + -* / ＜＝＞＞＝ == ！= ；：， { } [ ] （）（3）空格和空白、制表符和换行符。

空格一般用来分隔ID、NUM、专用符号和关键字，在词法分析阶段通常被忽略。

4词法分析时，常常会用到超前搜索方法。

如当前待分析字符串为“a>+”,当前字符为’>’，此时，分析器倒底是将其分析为大于关系运算符还是大于等于关系运算符呢？显然，只有知道下一个字符是什么才能下结论。

于是分析器读入下一个字符’+’，这时可知应将’>’解释为大于运算符。

但此时，超前读了一个字符’+’，所以要回退一个字符，词法分析器才能正常运行。

在分析标识符，无符号整数等时也有类似情况。

5、模块结构见附图三、实验过程和指导：（一）准备：1.阅读课本有关章节，明确语言的语法，写出基本保留字、标识符、常数、运算符、分隔符和程序例。

2.编制好程序。

3.准备好多组测试数据。

（二）上机调试：（三）程序要求：程序输入/输出示例：如源程序为C语言。

输入如下一段：main(){int a,b;a = 10;b = a + 20;}要求输出如右图。

（2，“main”）（5，“（”）（5，“）”）（5，“{”）（1，“int”）（2，“a”）（5，“,”）（2，“b”）（5，“;”）（2，“a”）（4，“=”）（3，“10”）（5，“;”）（2，“b”）（4，“=”）（2，“a”）（4，“+”）（3，“20”）（5，“;”）（5，“}”）说明：识别保留字：if、int、for、while、do、return、break、continue；单词种别码为1。

其他的都识别为标识符；单词种别码为2。

常数为无符号整形数；单词种别码为3。

运算符包括：+、-、*、/、=、>、<、>=、<=、!= ；单词种别码为4。

分隔符包括：,、;、{、}、(、)；单词种别码为5。

以上为参考，具体可自行增删。

程序思路（参考）：这里以开始定义的C语言子集的源程序作为词法分析程序的输入数据。

在词法分析中，自文件头开始扫描源程序字符，一旦发现符合“单词”定义的源程序字符串时，将它翻译成固定长度的单词内部表示，并查填适当的信息表。

经过词法分析后，源程序字符串（源程序的外部表示）被翻译成具有等长信息的单词串（源程序的内部表示），并产生两个表格：常数表和标识符表，它们分别包含了源程序中的所有常数和所有标识符。

0.定义部分：定义常量、变量、数据结构。

1.初始化：从文件将源程序全部输入到字符缓冲区中。

2.取单词前：去掉多余空白。

3.取单词后：去掉多余空白（可选，看着办）。

4.取单词：利用实验一的成果读出单词的每一个字符，组成单词，分析类型。

（关键是如何判断取单词结束？取到的单词是什么类型的单词？）5.显示结果。

为了设计好程序，注意以下事情：1.模块设计：将程序分成合理的多个模块（函数），每个模块做具体的同一事情。

2.写出（画出）设计方案：模块关系简图、流程图、全局变量、函数接口等。

3.编程时注意编程风格：空行的使用、注释的使用、缩进的使用等。

实验二语法分析一、实验目的：设计MiniC的上下文无关文法，利用JavaCC生成调试递归下降分析程序，以便对任意输入的符号串进行分析。

本次实验的目的主要是加深对递归下降分析法的理解。

二、语法分析器:按照MiniC语言的语法规则检查词法分析输出的记号流是否符合这些规则，并根据这些规则所体现出的语言中的各种语法结构的层次性。

把规则写入到JavaCC的.jjt文件中，可以生成树状的层次结构。

三、JavaCC:在JavaCC的文法规范文件中，不仅可以描述语言的语法规范，而且可以描述词法规范，本次实习中，利用JavaCC以MiniC语言构造一个不含语义分析的编译器前端，包括词法分析、语法分析，并要考虑语法分析中的错误恢复问题。

通过使用JavaCC, 可以体会LL(k)文法的编写特点，掌握编写JavaCC文法规范文件的方法。

内容：利用JavaCC生成一个MiniC的语法分析器；要求：1.用流的形式读入要分析的C语言程序，或者通过命令行输入源程序。

2.具有错误检查的能力，如果有能力可以输出错误所在的行号，并简单提示3.如果输入的源程序符合MiniC的语法规范，输出该程序的层次结构的语法树本次实习仅完成以下语法范畴的语法分析：1. 写出一个源程序中仅包含if…else, else语句的语法分析。

要求能分析其自身嵌套. 其他语句可简化处理2. 写出一个源程序中仅包含for语句的语法分析。

要求能分析其自身嵌套，其他语句可简化处理3. 写出一个源程序中仅包含while语句的语法分析。

要求能分析其自身嵌套。

其他语句可简化处理4. 写出一个源程序中包含上面的12或者13或者23或者123语句的语法分析。

要求能分析除其自身嵌套外，还包括相互嵌套。

其他语句可简化处理具体实施步骤如下：1.把MiniC转换为文法如下<程序〉→ main()〈语句块〉〈语句块〉→{〈语句串〉}〈语句串〉→〈语句〉；〈语句串〉|〈语句〉；〈语句〉→〈赋值语句〉|〈条件语句〉|〈循环语句〉〈赋值语句〉→ ID =〈表达式〉;〈条件语句〉→ if〈条件〉〈语句块〉〈循环语句〉→ while〈条件〉〈语句块〉〈条件〉→（〈表达式〉〈关系符〉〈表达式〉）〈表达式〉→〈表达式〉〈运算符〉〈表达式〉|（〈表达式〉）|ID|NUM〈运算符〉→+|-|*|/〈关系符〉→＜|＜＝|＞|＞＝|＝|！＞2．在eclipse环境下完成JavaCC的插件安装后，写一个JavaCC文法规范文件(扩展名为jj)3.完成的功能包括词法分析，语法分析(输出语法树),能够读文件，也能够把输出的结果保存文件中，可以把树的层次结果输出到文件中。

实验三语义分析一、实习目的通过上机实习，加深对语法制时翻译原理的理解，掌握将语法分析所识别的语法成分变换为中间代码的语义翻译方法。

二、实习要求采用递归下降语法制导翻译法对算术表达式、赋值语句、条件语句、循环语句进行语义分析生成四元式序列。

实习的输入和输出1．输入语法分析提供的正确的单词串，输出四元式序列。

例如：对于语句串：float r , h , s;s=2*3.1416*r*(h+r)2．输出的四元式序列如下：(1) （*，2，3.1416，T1）(2) （*， T1， r, T2）(3) （+， h, r, T3）(4) （*， T2， T3， T4）(5) （=， T4，—， s）。