WO老K广工编译原理实验报告(广东工业大学编译原理试验报告)2016
实 验 报 告
课程名称 编译原理 题目名称 PL/0编译器的扩充 学生学院 计算机学院 专业班级 计算机科学与技术13(一) 学 号 31130057xx 学生姓名 xxxx 指导教师 张巍
2015 年 12 月 10日
实验目的与要求
对PL/0作以下修改扩充：
（1） 增加单词：保留字 ELSE，FOR，STEP，UNTIL，RETURN
运算符 *=，/=，&，||，！
（2）修改单词：不等号# 改为
（3）增加条件语句的ELSE子句，要求：写出相关文法，语法描述图，语义描述图。
选做内容（成绩评定范围扩大到：“优”和“良”）
扩充赋值运算：*= 和 /=
一、 实验环境与工具
1、源语言：PL/0语言，PL/0语言是PASCAL语言的子集，它的编译程序是一个编译解
析执行系统，后缀名为.PL0；
2、目标语言：生成文件后缀为*.COD的目标代码 3、实现平台：Borland C++Builder 6 4、运行平台：Windows 7
如果同学们觉得此文档能够试用值得参考请可以去CSDN网站中搜索我上传的代码及测试程序和答辩技巧。 二、 设计方案
1、 结构设计说明
（1）PL/0 语言编译器
PL/0语言可看成是PASCAL语言的子集，它的编译程序是一个编译解释执行系统。PL/0
的目标程序为假想栈式计算机的汇编语言，与具体计算机无关。
（2
）PL/0编译程序的语法分析过程BLOCK是整个编译过程的核心。这里根据编译程序的总体流程图，来弄清BLOCK过程在整个编译程序中的作用。总流程图如下图所示：
PL/0 的编译程序采用一趟扫描方式，以语法分析程序为核心，词法分析程序和代码生 成程序都作为一个独立的过程，当语法分析需要读单词时就用词法分析程序，而当语法分析 正确需生成相应的目标代码时，则调用代码生成程序。此外，用表格管理程序建立变量，常 量和过程标识符的说明与引用之间的信息联系。用出错处理程序对词法和语法分析遇到的错 误给出在源程序中出错的位置和错误性质。
2、主要成分描述
1符号表 ○
为了组成一条指令，编译程序必须知道其操作码及其参数（数或地址）。这些值是由编译程序本身联系到相应标识符上去的。这种联系是在处理常数、变量和过程说明完成的。为此，标识符表应包含每一标识符所联系的属性；如果标识符被说明为常数，其属性值为常数值；如果标识符被说明成变量，其属性就是由层次和修正量（偏移量）组成的地址；如果标识符被说明为过程，其属性就是过程的入口地址及层次。常数的值由程序正文提供，编译的任务就是确定存放该值的地址。我们选择顺序分配变量和代码的方法；每遇到一个变量说明，就将数据单元的下标加一（PL/0 机中，每个变量占一个存贮单元）。开始编译一个过程时，要对数据单元的下标dx 赋初值，表示新开辟一个数据区。dx 的初值为3，因为每个数据区包含三个内部变量RA，DL 和SL。
○2运行时存储组织和管理
对于源程序的每一个过程（包括主程序），在被调用时，首先在数据段中开辟三个空间，存放静态链SL、动态链DL和返回地址RA。静态链记录了定义该过程的直接外过程（或主程序）运行时最新数据段的基地址。动态链记录调用该过程前正在运行的过程的数据段基址。返回地址记录了调用该过程时程序运行的断点位置。对于主程序来说，SL、DL和RA的值均置为0。静态链的功能是在一个子过程要引用它的直接或间接父过程（这里的父过程是按定义过程时的嵌套情况来定的，而不是按执行时的调用顺序定的）的变量时，可以通过静态链，跳过个数为层差的数据段，找到包含要引用的变量所在的数据段基址，然后通过偏移地址访问它。
在过程返回时，解释程序通过返回地址恢复指令指针的值到调用前的地址，通过当前段基址恢复数据段分配指针，通过动态链恢复局部段基址指针。实现子过程的返回。对于主程序来说，解释程序会遇到返回地址为0的情况，这时就认为程序运行结束。
解释程序过程中的base函数的功能，就是用于沿着静态链，向前查找相差指定层数的局部数据段基址。这在使用sto、lod、stoArr、lodArr等访问局部变量的指令中会经常用
到。
类PCODE代码解释执行的部分通过循环和简单的case判断不同的指令，做出相应的动作。当遇到主程序中的返回指令时，指令指针会指到0位置，把这样一个条件作为终至循环的条件，保证程序运行可以正常的结束。
○3语法分析方法
语法分析子程序采用了自顶向下的递归子程序法，语法分析同时也根据程序的语义生成相应三元代码，并提供了出错处理的机制。语法分析主要由分程序分析过程（BLOCK）、参数变量分析过程（ParaDeclaration）、参数变量处理过程（ParaGetSub）、数组处理过程（ParaGetSub）、常量定义分析过程（ConstDeclaration）、变量定义分析过程（Vardeclaration）、语句分析过程（Statement）、表达式处理过程（Expression）、项处理过程（Term）、因子处理过程（Factor）和条件处理过程（Condition）构成。这些过程在结构上构成一个嵌套的层次结构。除此之外，还有出错报告过程（Error）、代码生成过程（Gen）、测试单词合法性及出错恢复过程（Test）、登录名字表过程（Enter）、查询名字表函数（Position）以及列出类 PCODE代码过程（Listcode）作过语法分析的辅助过程。
○4中间代码表示
中间代码是是源程序的一种内部表示，复杂性介于源语言和目标机语言之间。
中间代码的表示方法有逆波兰式、三元式、树形、四元式等。
(1) 逆波兰记号是最简单的一种中间代码表示形式，早在编译程序出现之前，它就用于表示
算术表达式。
后缀表示法表示表达式，其最大的优点是易于栈式计算机处理表达式。 (2) A. B. C.
每个三元式由三个部分组成： 算符op
第一运算对象ARG1 第二运算对象ARG2
运算对象可能是源程序中的变量，也可能是某个三元式的结果，用三元式的编号表示。
(3) 树形表示是三元式表示的翻版。
(4) 四元式是一种比较普遍采用的中间代码形式：
算符op，运算对象ARG1，运算对象ARG2，运算结果RESULT
三、 开发过程和完成情况
（一）增加单词：保留字 ELSE，FOR，STEP，UNTIL， RETURN
运算符 *=，/=，&，||，！
新增5个保留字和5个运算符，合计10个单词。
其中保留字ELSE，FOR，STEP，UNTIL， RETURN 分别对应ELSESYM,FORSYM, STEPSYM, UNTILSYM, RETURNSYM；
运算符 *= ，/= ，& ，|| ， ！ 分别对应
TIMESBECOMES, SLASHBECOMES, ANDSYM, ORSYM, NOTSYM。
注：要求只做词法分析部分，不做语义分析处理，实验的结果只是识别新增的保留字和运算符，并且将其打印显示出来。
并且实现*=，/=，高级算法。 1.1保留字
typedef enum { NUL, IDENT, NUMBER, PLUS, MINUS, TIMES,
SLASH, ODDSYM, EQL, NEQ, LSS, LEQ, GTR, GEQ, LPAREN, RPAREN, COMMA, SEMICOLON, PERIOD, BECOMES, BEGINSYM, ENDSYM, IFSYM, THENSYM, WHILESYM, WRITESYM, READSYM, DOSYM, CALLSYM, CONSTSYM, VARSYM, PROCSYM, PROGSYM , ELSESYM,
FORSYM, STEPSYM, UNTILSYM, RETURNSYM,
TIMESBECOMES, SLASHBECOMES, ANDSYM, ORSYM, NOTSYM, PLUSBECOMES, MINUSBECOMES } SYMBOL;
char *SYMOUT[] = {"NUL", "IDENT", "NUMBER", "PLUS", "MINUS", "TIMES",
"SLASH", "ODDSYM", "EQL", "NEQ", "LSS", "LEQ", "GTR", "GEQ", "LPAREN", "RPAREN", "COMMA", "SEMICOLON", "PERIOD", "BECOMES", "BEGINSYM", "ENDSYM", "IFSYM", "THENSYM", "WHILESYM", "WRITESYM", "READSYM", "DOSYM", "CALLSYM", "CONSTSYM", "VARSYM", "PROCSYM", "PROGSYM" ,"ELSESYM",
"FORSYM","STEPSYM","UNTILSYM","RETURNSYM", "PLUSBECOMES", "MINUSBECOMES", "TIMESBECOMES", "SLASHBECOMES", "ANDSYM", "ORSYM", "NOTSYM"};
strcpy(KWORD[ 1],"BEGIN"); strcpy(KWORD[ 2],"CALL"); strcpy(KWORD[ 3],"CONST"); strcpy(KWORD[ 4],"DO"); strcpy(KWORD[ 5],"ELSE"); strcpy(KWORD[ 6],"END"); strcpy(KWORD[ 7],"FOR"); strcpy(KWORD[ 8],"IF"); strcpy(KWORD[ 9],"ODD"); strcpy(KWORD[10],"PROCEDURE"); strcpy(KWORD[11],"PROGRAM"); strcpy(KWORD[12],"READ"); strcpy(KWORD[13],"RETURN"); strcpy(KWORD[14],"STEP"); strcpy(KWORD[15],"THEN"); strcpy(KWORD[16],"UNTIL"); strcpy(KWORD[17],"VAR"); strcpy(KWORD[18],"WHILE"); strcpy(KWORD[19],"WRITE");
WSYM[ 1]=BEGINSYM; WSYM[ 2]=CALLSYM; WSYM[ 3]=CONSTSYM; WSYM[ 4]=DOSYM; WSYM[ 5]=ELSESYM; WSYM[ 6]=ENDSYM; WSYM[ 7]=FORSYM; WSYM[ 8]=IFSYM; WSYM[ 9]=ODDSYM; WSYM[10]=PROCSYM; WSYM[11]=PROGSYM; WSYM[12]=READSYM; WSYM[13]=RETURNSYM; WSYM[14]=STEPSYM; WSYM[15]=THENSYM; WSYM[16]=UNTILSYM; WSYM[17]=VARSYM; WSYM[18]=WHILESYM; WSYM[19]=WRITESYM;
SSYM['+']=PLUS; SSYM['-']=MINUS; SSYM['*']=TIMES; SSYM['/']=SLASH; SSYM['(']=LPAREN; SSYM[')']=RPAREN; SSYM['=']=EQL; SSYM[',']=COMMA;
SSYM['.']=PERIOD; //SSYM['#']=NEQ; //将'#'替换成""需注释该语句 SSYM[';']=SEMICOLON;
SSYM['&']=ANDSYM; SSYM['!']=NOTSYM;
在void STATEMENT(SYMSET FSYS,int LEV,int &TX){}函数中增加： case FORSYM: GetSym();
Form1->printfs("保留字：FORSYM"); break; case STEPSYM: GetSym();
Form1->printfs("保留字：STEPSYM"); break; case UNTILSYM: GetSym();
Form1->printfs("保留字：UNTILSYM"); break; case RETURNSYM: GetSym();
Form1->printfs("保留字：RETURNSYM"); break;
1.2运算符
1.2.1在GetSym()函数中在相应位置增加下面所示的语句：
if (CH==':') { GetCh(); if (CH=='=') { SYM=BECOMES; GetCh(); } else SYM=NUL; } else
if (CH=='>') { GetCh();
if (CH=='=') { SYM=GEQ; GetCh(); } else SYM=GTR; } else
if(CH=='*'){ GetCh();
//实现*=
if(CH=='=') {SYM=TIMESBECOMES;GetCh();} else SYM=TIMES; } else
if('/'==CH){ GetCh();
if(CH=='=') {SYM=SLASHBECOMES;GetCh();} else SYM=SLASH; } else
if (CH=='&') {
SYM=ANDSYM;GetCh(); } else
if (CH=='!') {
SYM=NOTSYM;GetCh(); } else
if (CH=='|') {
GetCh();
if (CH=='|') { SYM=ORSYM; GetCh(); } else Error(19); } else
if (CH=='+') { GetCh();
if (CH=='=') { SYM=PLUSBECOMES; GetCh(); } else SYM=PLUS; } else
//实现/=
//实现+=
if (CH=='-') { GetCh();
if (CH=='=') { SYM=MINUSBECOMES; GetCh(); } else SYM=MINUS; } else { SYM=SSYM[CH]; GetCh(); }
case TIMESBECOMES: GetSym();
Form1->printfs("标识符 *="); break; case SLASHBECOMES: GetSym();
Form1->printfs("标识符 /=");
//实现-=
1.2.2在void STATEMENT(SYMSET FSYS,int LEV,int &TX){}函数中增加：
break; case ANDSYM: GetSym();
Form1->printfs("标识符 &"); break; case ORSYM: GetSym();
Form1->printfs("标识符 ||"); break; case NOTSYM: GetSym();
Form1->printfs("标识符 !"); break;
1.3保留字的个数
原保留字个数是14，故const NORW = 14; /* # OF RESERVED WORDS */ 因为新增加保留字5个，故应改为：
const NORW = 19; /* # OF RESERVED WORDS */
1.4单词总数
原单词总数是33，故所有“i
为了方便以后新增加单词，特加入了常量const WNUM = 43（45）;然后把所有的43（45）替换成了WNUM，以后要增加单词，就可以直接修改该值，不必再重新把所有的值找出来做替换。
2.修改单词：不等号# 改为
（1）把源代码中的程序段 SSYM['#']=NEQ; 删除或注释消去。
（2）在GetSym（）过程中把分析到的定义为不等号＃，从“
if (CH=='
GetCh();
if (CH=='=') { SYM=LEQ; GetCh(); } else SYM=LSS; }
else if (CH=='>') {SYM=NEQ; GetCh();}
3.增加条件语句的ELSE子句，要求：写出相关文法，语法图，语义规则。
（1）相关文法
G(S): S→if S else S | if S | a （2）语法图
（4）代码修改
在void STATEMENT(SYMSET FSYS,int LEV,int &TX)中加入ELSE的实现语句 case IFSYM:
GetSym();
/* 条件语句*/ CONDITION(SymSetUnion(SymSetNew(THENSYM,DOSYM),FSYS),LEV,TX); if (SYM==THENSYM) GetSym(); else Error(16);
CX1=CX; GEN(JPC,0,0);
STATEMENT(SymSetUnion(SymSetNew(ELSESYM),FSYS),LEV,TX); if(SYM!=ELSESYM)
CODE[CX1].A=CX; else{
GetSym();
CX2=CX;GEN(JMP,0,0); CODE[CX1].A=CX;
STATEMENT(FSYS,LEV,TX); CODE[CX2].A=CX; } break;
一、 实验结果
1. 测试用例说明：
实例代码：可测试实验中所有增加的内容。（使用的测试用例：E0111.PL0）
2. 实验结果及目标代码生成情况
结果截图：
取0：
取1：
取2：
二、 心得体会
本次实验在理解课程内容的基础上，总的来说难度不算很大。
其中增添保留字和运算符以及修改单词是学习编译程序的基本操作，易于理解，因为只涉及到词法分析，只要识别新增的保留字和运算符并打印显示出来就算完成。
实现单词对应的扩展功能则比较麻烦，需要不断的调试，直到保证语法单词检测结果正确才能够完成。头一次实验对于IF ELSE不是十分理解，起初并没有实现嵌套功能之后听到来是提醒才加入，又因为嵌套功能中对于else之后的识别功能不够又再次修改得到通过。 在实验课程中，也进行了语句优化思考。例如，在单词总数的问题上，为了方便以后新增加单词，加入了常量const WNUM = 43（45）;然后把所有的43（45）替换成了WNUM，以后要增加单词，就可以直接修改该值，不必再重新把所有的值找出来做替换。便于课程设计。
通过这次实验，我对编译原理这门课程有了更深刻的理解，同时也提升了自己的代码分析能力和动手编程能力。