编译原理课程设计报告PL0编译程序改进及完善.docx
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编译原理课程设计报告PL0编译程序改进及完善
燕山大学
《编译原理课程设计》
题目：
《PL/0编译程序改进及完善》
姓名：
简越
班级：
06级计算机应用3班
学号：
060104010084
日期：
2009年7月15日
设计题目：
PL/0编译程序改进及完善。
设计目的：
阅读研究，改进设计和调试一个简单的编译程序。
加深对编译理论和过程的了解。
设计要求：
1.有选择的对PL/0编译源程序补充，完善.
2.设计编译典型的运行实例，以便反应出自己作出改进后的编具有的功能。
设计思想：
PL/0语言可以看成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的编译程序和目标程序的解释执行程序都是用PASCAL语言书写的，因此PL/0语言可在配备PASCAL语言的任何机器上实现。
其编译过程采用一趟扫描方式，以语法分析程序为核心，词法分析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调用词法分析程序，而当语法分析正确需要生成相应的目标代码时，则调用代码生成程序。
用表格管理程序建立变量、常量和过程表示符的说明与引用之间的信息联系。
当源程序编译正确时，PL/0编译程序自动调用解释执行程序，对目标代码进行解释执行，并按用户程序的要求输入数据和输出运行结果。
主要变量说明：
/*变量说明*/
FILE*fas;/*输出名字表*/
FILE*fa;/*输出虚拟机代码*/
FILE*fa1;/*输出源文件及其各行对应的首地址*/
FILE*fa2;/*输出结果*/
boollistswitch;/*显示虚拟机代码与否*/
booltableswitch;/*显示名字表与否*/
charch;/*获取字符的缓冲区，getch使用*/
enumsymbolsym;/*当前的符号*/
charid[al+1];/*当前ident，多出的一个字节用于存放0*/
intnum;/*当前number*/
intcc,ll;/*getch使用的计数器，cc表示当前字符（ch）的位置*/
intcx;/*虚拟机代码指针，取值范围[0，cxmax-1]*/
charline[81];/*读取行缓冲区*/
chara[al+1];/*临时符号，多出的一个字节用于存放0*/
structinstructioncode[cxmax];/*存放虚拟机代码的数组*/
charword[norw][al];/*保留字*/
enumsymbolwsym[norw];/*保留字对应的符号值*/
enumsymbolssym[256];/*单字符的符号值*/
charmnemonic[fctnum][5];/*虚拟机代码指令名称*/
booldeclbegsys[symnum];/*表示声明开始的符号集合*/
boolstatbegsys[symnum];/*表示语句开始的符号集合*/
boolfacbegsys[symnum];/*表示因子开始的符号集合*/
/*目标指令*/
1、LIT:
将常量值取到运行栈顶.
2、LOD:
将变量放到运行栈顶.
3、STO:
将栈顶的内容送入某变量单元中.
4、CAL:
调用过程的指令.
5、INT:
为被调用的过程（或主程序）在运行栈中开辟数据区.
6、JMP:
无条件转移指令.
7、JPC:
条件转移指令,当栈顶的布尔值为真时,顺序执行,否则转向域的地址.
8、OPR:
系运算符和算术运算指令.将栈顶和次栈顶的内容进行运算,结果存放栈顶.
/*函数说明*/
voiderror（intn,intline）
说明：
出错处理函数，打印出错信息，错误总数加1。
intgetch（）
说明：
读取字符函数，返回字符。
intgetsym（）
说明：
读取下一单词符号
intposition（char*idt,inttx）;
说明：
字符在符号表中位置查询函数
返回值：
返回标识符在符号表中的索引
intgen（enumfctx,inty,intz）;
说明：
生成P代码指令
inttest（bool*s1,bool*s2,intn）;
说明：
测试当前符号是否合法，若不合法，打印出错信息并进行跳读
voidenter（enumobjectk,int*ptx,intlev,int*pdx）;
说明：
在符号表中登录分程序说明部分出现的名字
intconstdeclaration（int*ptx,intlev,int*pdx）;
说明：
处理常量说明，并将常量名及相应信息填入符号表
intvardeclaration（int*ptx,intlev,int*pdx）;
说明：
处理变量说明，并将变量名及相应信息填入符号表
intstatement（bool*fsys,int*ptx,intlev）;
说明：
分析处理各种语句
intcondition（bool*fsys,int*ptx,intlev）;
说明：
分析处理条件式
返回值：
由参数x返回求值结果的类型
voidlistcode（intcx0）;
说明：
打印P代码
intblock（intlev,inttx,bool*fsys）;
说明：
PL0编译器对外的接口，由main（）调用
voidinterpret（）;
说明：
解释执行P代码
intbase（intl,int*s,intb）;
说明：
基地址处理函数
返回值：
返回变量的基地址值
intexpression（bool*fsys,int*ptx,intlev）
说明：
表达式处理，由参数返回结果类型
intterm（bool*fsys,int*ptx,intlev）;
说明：
项处理，由参数返回结果类型
intfactor（bool*fsys,int*ptx,intlev）;
说明：
因子处理，由参数返回结果类型
intinset（inte,bool*s）;
intaddset（bool*sr,bool*s1,bool*s2,intn）;
intsubset（bool*sr,bool*s1,bool*s2,intn）;
intmulset（bool*sr,bool*s1,bool*s2,intn）;
说明：
使用数组实现集合的集合运算
算法描述：
在原算法基础上我进行了一下修改
1.增加单词：
保留字ELSE
2.运算符+=，－=，++，――
3.增加条件语句的ELSE子句
为此添加了ELSESYM，为了实现如上要求的扩充，必须再正确地添加JIAJIA,JIANJIAN,JIADENG,JIANDENG等几个个SYMBOL,具体必须包括以下三个方面的修改或添加：
在枚举变量SYMBOL的定义内添加JIAJIA,JIANJIAN,JIADENG,JIANDENG和ELSESYM；然后在在源程序文件中加上保留字ELSE，为了识别例如A:
=++A之类的功能，还需在因子开始符号中加入JIAJIA,JIANJIAN。
这样，我们就正确地加入了五个将用来作为扩充语言功能的SYM。
为了实现功能首先需要在词法分析中加入识别单词功能
增加JIAJIA（＋＋）、JIADENG（＋＝）、JIANJIAN（——）、JIANDENG（—＝）的词法分析，代码修改如下：
if（ch=='+'）
{
getchdo;
if（ch=='='）
{
sym=jiadeng;
getchdo;
}
else
{
if（ch=='+'）
{
sym=jiajia;
getchdo;
}
else
{
sym=plus;
}
}
}
else
{
if（ch=='-'）
{
getchdo;
if（ch=='='）
{
sym=jiandeng;
getchdo;
}
else
{
if（ch=='-'）
{
sym=jianjian;
getchdo;
}
else
{
sym=minus;
}
}
}
这样，我们就完成了对词法分析器的修改。
然后JIAJIA.，JIANJIAN操作的语法图有如下两个：
语句
因子
根据以上语法图，我们只要对语句处理程序和因子处理程序进行修改添加，即可实现增加INC和DEC操作，首先对语句处理程序进行如下修改：
语句中形如++A，——A修改：
if（sym==jiajia||sym==jianjian）//++a,--a
{
if（sym==jiajia）
{
getsymdo;
if（sym==ident）
{
i=position（id,*ptx）;
if（i==0）
{
error（11）;
}
else
{
if（table[i].kind!
=variable）
{
error（12）;
i=0;
}
else
{
gendo（lod,lev-table[i].level,table[i].adr）;//生成指令，将变量放到栈顶
gendo（lit,0,1）;//生成指令，把常量取到运行栈顶
gendo（opr,0,2）;//生成指令，栈顶加次栈顶
gendo（sto,lev-table[i].level,table[i].adr）;//生成指令，结果写回变量地址单元
getsymdo;
}
}
}
}
else//--a
{
getsymdo;
if（sym==ident）
{
i=position（id,*ptx）;
if（i==0）
{
error（11）;
}
else
{
if（table[i].kind!
=variable）
{
error（12）;
i=0;
}
else
{
gendo（lod,lev-table[i].level,table[i].adr）;//生成指令，取变量放大栈顶
gendo（lit,0,1）;//生成指令，取常数到栈顶
gendo（opr,0,3）;//生成指令，栈顶减次栈顶
gendo（sto,lev-table[i].level,table[i].adr）;//生成指令，结果写回变量地址单元
getsymdo;
}
}
}
}
随后修改如A++，A——
if（sym==jiajia||sym==jianjian）//a++,a--
{
addop=sym;
gendo（lod,lev-table[i].level,table[i].adr）;//把变量的值压入栈
gendo（lit,0,1）;
if（addop==jiajia）
{
gendo（opr,0,2）;
gendo（sto,lev-table[i].level,table[i].adr）;
}
else
{
gendo（opr,0,3）;
gendo（sto,lev-table[i].level,table[i].adr）;
}
getsymdo;
}
这样，对JIAJIA和JIANJIAN操作就扩充完成。
扩充＋＝和－＝操作
这两个操作都是一种对变量进行赋值的形式，其合法的语句形式的语法图如下所示：
根据图3，在已经处理部分的基础上，添加对＋＝运算和－＝运算的扩充，相关代码添加如下：
if（sym==jiadeng||sym==jiandeng）
{
addop=sym;
getsymdo;
gendo（lod,lev-table[i].level,table[i].adr）;/*把变量的值压入栈*/
factordo（nxtlev,ptx,lev）;
if（addop==jiadeng）
{
gendo（opr,0,2）;/*生成加法指令*/
}
else
{
gendo（opr,0,3）;/*生成减法指令*/
}
}
这样就完成了对＋＝运算和－＝运算的添加。
增加条件语句else
该语句的语法图如
只要在STATEMENT修改如下代码：
if（sym==elsesym）{
cx2=cx;
gendo（jmp,0,0）;
code[cx1].a=cx;
getsymdo;
statementdo（nxtlev,ptx,lev）;/*处理else后的语句*/
code[cx2].a=cx;
}
else
{
code[cx1].a=cx;
}
这样ELSE语句扩充完毕
为了显示错误更清晰我增加了显示错误原因的语句
具体代码在ERROR中实现
switch（n）
{
case1:
printf（"常数说明中的“=”写成了“:
=”。
\n"）;
break;
case2:
printf（"常数说明中的“=”后应是数字。
\n"）;
break;
case3:
printf（"常数说明中的标识符后应是“=”。
\n"）;
break;
case4:
printf（"const，var，procedure后应为标识符。
\n"）;
break;
case5:
printf（"漏掉了“,”或“;”。
\n"）;
break;
case6:
printf（"过程说明后的符号不正确（应是语句开始符，或过程定义符）。
\n"）;
break;
case7:
printf（"应是语句开始符。
\n"）;
break;
case8:
printf（"程序体内语句部分的后跟符号不正确。
\n"）;
break;
case9:
printf（"程序结尾丢了句号“.”。
\n"）;
break;
case10:
printf（"语句之间漏了“;”。
\n"）;
break;
case11:
printf（"标志符未说明。
\n"）;
break;
case12:
printf（"在“:
=”或“+=”或“-=”左部标志符属性应是变量。
\n"）;
break;
case13:
printf（"缺少“:
=”或“+=”或“-=”。
\n"）;
break;
case14:
printf（"call后应为标志符。
\n"）;
break;
case15:
printf（"call后标志符属性应为过程。
\n"）;
break;
case16:
printf（"条件语句中丢了“then”。
\n"）;
break;
case17:
printf（"丢了“end”或“;”。
\n"）;
break;
case18:
printf（"while型循环语句中丢了“do”。
\n"）;
break;
case19:
printf（"语句后的符号不正确。
\n"）;
break;
case20:
printf（"应为关系运算符。
\n"）;
break;
case21:
printf（"表达式内标志符属性不能是过程。
\n"）;
break;
case22:
printf（"表达式内中漏掉右括号“）”。
\n"）;
break;
case23:
printf（"因子后的非法符号。
\n"）;
break;
case24:
printf（"表达式的开始符不能是此符号。
\n"）;
break;
case30:
printf（"number的最大位数为。
\n"）;
break;
case31:
printf（"数越界。
\n"）;
break;
case32:
printf（"最大的嵌套层数不能大于层。
\n"）;
break;
case33:
printf（"格式错误，应是右括号。
\n"）;
break;
case34:
printf（"格式错误，应是左括号。
\n"）;
break;
case35:
printf（"read（）中的变量名没有声明过。
\n"）;
break;
case36:
printf（"“；”写成了“，”。
\n"）;
break;
}
这样代码修改完毕
我还改进了一个形如vara;b;或者consta;b;语句错误
添加错误编号36（“；”写成了“，”）。
if（sym==semicolon）
{
getsymdo
if（sym==ident）
{
error（36）;
}
改变了声明符号时无法重复或无法改变声明顺序。
具体方法是讲源代码中
memcpy（nxtlev,statbegsys,sizeof（bool）*symnum）;
nxtlev[ident]=true;
nxtlev[period]=true;
testdo（nxtlev,declbegsys,7）;
增加VARSYM与CONSTSYM后跟符号集
修改后变为
memcpy（nxtlev,statbegsys,sizeof（bool）*symnum）;
nxtlev[ident]=true;
nxtlev[period]=true;
nxtlev[constsym]=true;
nxtlev[varsym]=true;
testdo（nxtlev,declbegsys,7）;
最后为了实行人性化操作我增加了编译程序循环执行的方法
具体方法是在主函数中加入
while
（1）
{//保证用户连续运行程序
..............
..............
..............
getchar（）;//退出程序的字符标号
printf（"\n退出程序请按q键,继续运行请按其它键!
\t"）;
scanf（"%c",&ch）;
if（ch=='q'）
break;//退出程序
else
system（"cls"）;//清屏*/
}
调试情况：
形如vara;b;或者consta;b;语句错误
文件名为test1.txt
vara;
constd=2;
varb;
constc=1;
begin
a:
=d;
b:
=c;
write（a）;
write（b）
end.
改动前程序执行情况
改动后程序执行情况
我还改进了一个形如vara;b;或者consta;b;语句错误
添加错误编号36（“；”写成了“，”）。
文件名为test2.txt
vara;b;
constc=1;b:
=2;
begin
a:
=c;
write（a）
end.
程序执行情况：
调试ifthenelse
文件名为else.txt
vara,b;
begin
read（a）;
ifa<0
then
b:
=-1
else
b:
=1;
write（a）;
write（b）
end.
运行结果：
调试++，――
文件名为++.txt
vara,b,c,d;
begin
a:
=1;
b:
=2;
c:
=9;
c++;
c--;
--c;
++c;
a+=--c;
a-=c--;
d:
=（++b）+c;
write（b）;
write（c）;
write（d）;
write（a）
end.
运行结果：
设计技巧：
万事无捷径，只有一步一步脚踏实地。
只有相对的技巧，就是对原程序的错误编号，标记。
对改动的错误利用编译程序的断点功能检查错误。
书写程序的时候，首先画语法图列出框架，在根据框架书写程序。
心得体会：
这次改进还有不完善的地方，例如检查形为CONSTA=1；B=2；时的错误的时候，如果把语句放入BEGIN语句体内会出现新的错误。
所以完善此编译程序还得考虑的更加仔细
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