[2014年广工编译原理实验报告]编译原理实验报告
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编译原理实验
学 院
专 业 计算机科学与技术
年级班别 11 级计科7班
学 号 3111
学生姓名
指导教师 李小妹
成 绩
2014年 1月
一、 实验目的与要求
对PL/O作以下修改扩充：
（1） 增加单词：保留字 ELSE , FOR , STEP , UNTIL , DO,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，语法图，语义规则。
二、 实验环境与工具
1、 源语言：PL/0语言，PL/0语言是PASCALS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：Borla nd C++Builder 6
4、 运行平台：Win dowsXP
三、 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。
PL/0 源程序
（2）PL/0编译程序的语法分析过程BLOCKS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BLOCKS程在整个编译程序中的作用。总流程图如
下图所示:
PL/O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。
(3)各功能模块描述
过程或函数名
简要功能说明
pio
主程序
error
出错处理，打印出错位置和错误编码
getsym
词法分析，读取一个单词
getch
漏掉空格，读取一个字符
gen
生成目标代码，并送入目标程序区
test
测试当前单词符号是否合法
block
分程序分析处理过程
en ter
登录名字表
positi on（函数）
查找标识符在名字表中的位置
con stdeclarati on
常量定义处理
vardeclarati on
变量说明处理
listode
列出目标代码清单
stateme nt
语句处理
expressi on
表达式处理
term
项处理
factor
因子处理
con diti on
条件处理
in terpret
对目标代码的解释执行程序
base（函数）
通过静态链求出数据区的基地址
2、主要成分描述
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/O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。
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弋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。
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。
中间代码表示
目标代码类pcode是一种假想栈式计算机的汇编语言
指令功能表LTT O
指令功能表
LTT O 北
I.OD 1 帀
PSTO 1 a
将栈顶内容送入慕交空单中.津为阳再里.tTj足垄
CAT. 1 a
凋印过霍.需为过程唯址.1为戻差
丄O鱼
在运行脈中九被明J0的过程开6?去小单瓦的轨据医
\~jtp o A
IjPC O a
築糾跳转.当帳顶击尔佰非莫则礁转至r他址.否刚緬序执行
OFK O O
过段凋阳结束石土返回并退战
OPR O 1
铁顶元素取辰
OPK O 2
次胰顶与風顶相加?遑眄牛碾元案*給果値进按
OPR O 3
徐铁顶减去钱颇.退两卡钱元素.給果值迸铁
OPR O 4
探栈顺乘以铁顶?退阳个栈元素.箔果值逛铁
OPR 0 5
袂铁顾除以战两.退两个战元姦，绪尿值进战
OFR 0 G
枚顾元素旧令闵列断，站果值在抿顺
OPR 0 7
OPR 0 8
桂顶口檢顶星否+H等，滾朋吓帳元希*细果值逆技
■OPR O Q
徐拔顶匚輕顶罡甘小弄，识曲牛ttk垂’结巣fsar找
OPR 0 10
庆钱顶足否小丁桩顶?退两个復元蛊.鲂果倚进战
OPE 0 11
汶战顼呈占大］等1战顶? 筑賄个板兀垂.站果偵nr找
OPR O 12
按找廈星占天T 退两个枝走畫.纺異硝31战
OPK O 13
决战血1是苦小于等于楼质.退两卜槛儿家.结巣倘进转
OPK D I&
枝顶値输山至屏韓
OPK O 1 &
屏菱备出蜒行
OPK O 16
从命令厅连入一十魅入胄于娃顶
四、测试用例
1测试所有功能代码：PROGRAM EX01;
VAR A,B,C;
BEGIN
A:=8;
B:=5;
IF A<>B THEN
WRITE(A)
ELSE
WRITE(B);
/=;
&;
||;
!;
?,
FOR;
STEP;
UNTIL;
RETURN;
END. 截图：
五、开发过程和完成情况
1.增加单词：保留字 ELSE ，FOR ， STEP ， UNTIL ， DO,RETURN 运算符 *=，/=，& ，||，！
增加 5 个保留字和 5 个运算符，合计 10个单词。
其中保留字ELSE FOR TO, DOWNTORETURN分另U对应
ELSESYM, FORSYM, STEPSYM, UNTILSYM, RETURNSYM,
运算符 *= ， /= ， & ，|| ，！对应
TIMESBECOMES, SLASHBECOMES, ANDSYM, ORSYM, NOTSYM 增加保留字
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 } 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",
"TIMESBECOMES", "SLASHBECOMES", "ANDSYM", "ORSYM", "NOTSYM" };
for (CH=' '; CH<='A'; CH++) SSYM[CH]=NUL;
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; 改单词：不等号#改为<>
首先把源代码中的程序段 SSYM['#']=NEQ;删除或注释消去。
然后在GetSym()过程中把分析到的 <>定义为不等号#。
else
if (CH=='<') {
GetCh();
if (CH=='=') { SYM=LEQ; GetCh(); }
else if (CH=='>') { SYM=NEQ; GetCh();}
else SYM=LSS;
}
else
if (CH=='>') {
GetCh();
if (CH=='=') { SYM=GEQ; GetCh(); }
else SYM=GTR;
}
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 t if S else S | if S | a
(2)语法图
(3 )语义规则
产生式
语义规则
S if B then M S1
{ backpatch,);
:=merge, }
M ￡
{ := n extquad ; }
N ￡
{ :=makelist (n extquad);
Gen( j , — , — , 0 ) }
S if B then M1 S1
N else M2 S2
{ backpatch,); backpatch,); :=merge, ,}
(4)代码修改：
修改前：case IFSYM:
GetSym();
CONDITION(SymSet Un io n(SymSetNew(THENSYM,DOSYM),FSYS ),L EV,TX); if (SYM==THENSYM) GetSym();
else Error(16);
CX1=CX; GEN(JPC,O,O);
STATEMENT(FSYS,LEV,TX); CODE[CX1].A=CX;
break;
修改后：
case IFSYM:
GetSym();
CONDITION(SymSet Un io n(SymSetNew(THENSYM,DOSYM),FSYS ),L EV,TX); if (SYM==THENSYM) GetSym();
else Error(16);
CX1=CX; GEN(JPC,0,0);
STATEMENT(SymSet Union( 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;
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