编译原理课程设计C语言编译器.docx
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编译原理课程设计C语言编译器
编译原理课程设计报告
课题名称：
C-语言编译器设计
提交文档学生姓名：
李杰
提交文档学生学号：
0743041240
同组成员名单：
无
指导教师姓名：
金军
指导教师评阅成绩：
指导教师评阅意见：
.
.
提交报告时间：
2010年6月10日
1.课程设计目标
实验建立C-编译器。
只含有scanner和parser部分。
2.分析与设计
（1）实现方法：
编程语言为C语言。
编程方法：
scanner部分根据DFA图用switch-case结构实现状态转换；parser部分用递归下降分析方法实现。
（2）扫描器：
C－惯用的词法
1、语言的关键字：
elseifintreturnvoidwhile
2、专用符号：
+-*/<<=>>===!
==;,（）[]{}/**/
3、其他标记是ID和NUM，通过下列正则表达式定义：
ID=letterletter*NUM=digitdigit*letter=a|..|z|A|..|Zdigit=0|..|9
4、空格由空白、换行符和制表符组成。
空格通常被忽略，除了它必须分开ID、NUM关键字。
5.注释用通常的C语言符号/*...*/围起来。
注释可以放在任何空白出现的位置（即注释不能放在标记内）上，且可以超过一行。
注释不能嵌套
各单词的状态转换图（DFA图如下）词法结构见文件"globals.h"中。
（3）分析器：
分析树结构见文件"globals.h"中。
C－的BNF语法如下：
（4）代码设计说明：
程序结构：
语法分析函数parse通过调用词法分析函数getToken实现语法分析。
文件和函数的设计说明：
文件main.c包含相应头文件，及main函数的实现；文件golbals.h包含符号表和分析数的数据结构及在其它文件中使用的变量；文件util.h和util.c实现与词法分析和语法分析输出相关的函数printToken和printTree，以及分析树节点初始化相关的函数newStmtNode，newExpNode（Expkind）和copyString；文件scan.h和scan.c实现词法分析，主要函数为getToken；文件parse.h和parse.c实现语法分析，函数为与文法规则对应的函数。
关键数据结构
3.程序代码实现
文件main.c代码如下：
//实验建立C-编译器。
只含有scanner和parser部分。
#include"globals.h"
#include"util.h"
#include"scan.h"
#include"parse.h"
//全局变量和标志
intlineno=0;
;
;
;
intEchoSource=TRUE;
intTraceScan=TRUE;
intTraceParse=TRUE;
intError=FALSE;
intmain（intargc,char*argv[]）
{
TreeNode*syntaxTree;
charpgm[120];//代码文件名
if（argc!
=2）
{
fprintf（stderr,"usage:
%sC:
\source.c\n",argv[0]）;
return-1;
}
strcpy（pgm,argv[1]）;
if（strchr（pgm,'.'）==NULL）
{strcat（pgm,".tny"）;}
source=fopen（pgm,"r"）;
if（source==NULL）
{
fprintf（stderr,"notfound\n",pgm）;
return-1;
}
listing=stdout;
fprintf（listing,"\nC-COMPILATION:
%s\n",pgm）;
//while（getToken（）!
=ENDFILE）;
EchoSource=FALSE;
TraceScan=FALSE;
syntaxTree=parse（）;
if（TraceParse）
{fprintf（listing,"\nSyntaxtree\n:
"）;
printTree（syntaxTree）;
}
fclose（source）;
return0;
}
文件globals.h代码如下：
#ifndef_GLOBALS_H_
#define_GLOBALS_H_
#include
#include
#include
#include
#ifndefFALSE
#defineFALSE0
#endif
#ifndefTRUE
#defineTRUE1
#endif
#defineMAXRESERVED6
typedefenum
{
END,
IF,ELSE,INT,RETURN,VOID,WHILE,//关键字
ID,NUM,
ASSIGN,EQ,LT,PLUS,MINUS,TIMES,OVER,LPAREN,RPAREN,SEMI,BT,LQ,BQ,
UEQ,DOU,LZGH,RZGH,LDGH,RDGH,//特殊字符
}TokenType;
externFILE*source;
externFILE*listing;
externFILE*code;
externintlineno;
//语法分析树
typedefenum{Stmtk,Expk}Nodekind;
typedefenum{IfK,ElseK,IntK,ReturnK,VoidK,WhileK,AssignK,HanK,HanshutiK}Stmtkind;
typedefenum{Opk,Constk,Idk,Vark}Expkind;
typedefenum{Void,Integer,Boolean}ExpType;
#defineMAXCHILDREN3
typedefstructtreeNode
{
structtreeNode*child[MAXCHILDREN];
structtreeNode*sibling;
intlineno;
Nodekindnodekind;
union{Stmtkindstmt;Expkindexp;}kind;
union{TokenTypeop;
intval;
char*name;}attr;
ExpTypetype;
}TreeNode;
externintEchoSource;
externintTraceScan;
externintTraceParse;
externintError;
#endif
文件util.h代码如下：
#ifndef_UTIL_H_
#define_UTIL_H_
voidprintToken（TokenType,constchar*）;
//为分析树
TreeNode*newStmtNode（Stmtkind）;
TreeNode*newExpNode（Expkind）;
char*copyString（char*）;
voidprintTree（TreeNode*）;
#endif
文件util.c代码如下：
#include"globals.h"
#include"util.h"
voidprintToken（TokenTypetoken,constchar*tokenString）
{switch（token）
{caseIF:
caseINT:
caseELSE:
caseRETURN:
caseVOID:
caseWHILE:
fprintf（listing,
"reservedword:
%s\n",tokenString）;
break;
caseASSIGN:
fprintf（listing,"=\n"）;break;
caseLT:
fprintf（listing,"<\n"）;break;
caseEQ:
fprintf（listing,"==\n"）;break;
caseLPAREN:
fprintf（listing,"（\n"）;break;
caseRPAREN:
fprintf（listing,"）\n"）;break;
caseSEMI:
fprintf（listing,";\n"）;break;
casePLUS:
fprintf（listing,"+\n"）;break;
caseMINUS:
fprintf（listing,"-\n"）;break;
caseTIMES:
fprintf（listing,"*\n"）;break;
caseOVER:
fprintf（listing,"/\n"）;break;
caseBT:
fprintf（listing,">\n"）;break;
caseLQ:
fprintf（listing,"<=\n"）;break;
caseBQ:
fprintf（listing,">=\n"）;break;
caseUEQ:
fprintf（listing,"!
=\n"）;break;
caseDOU:
fprintf（listing,",\n"）;break;
caseLZGH:
fprintf（listing,"[\n"）;break;
caseRZGH:
fprintf（listing,"]\n"）;break;
caseLDGH:
fprintf（listing,"{\n"）;break;
caseRDGH:
fprintf（listing,"}\n"）;break;
caseENDFILE:
fprintf（listing,"EOF\n"）;break;
caseNUM:
fprintf（listing,
"NUM,val=%s\n",tokenString）;
break;
caseID:
fprintf（listing,
"ID,name=%s\n",tokenString）;
break;
caseERROR:
fprintf（listing,
"ERROR:
%s\n",tokenString）;
break;
default:
/*shouldneverhappen*/
fprintf（listing,"Unknowntoken:
%d\n",token）;
}
}
TreeNode*newStmtNode（Stmtkindkind）
{
TreeNode*p=（TreeNode*）malloc（sizeof（TreeNode））;
intk;
if（p==NULL）
{fprintf（listing,"outofmemoryerroratline%d\n",lineno）;}
else
{
for（k=0;k{p->child[k]=NULL;}
p->sibling=NULL;
p->nodekind=Stmtk;
p->kind.stmt=kind;
p->lineno=lineno;
}
returnp;
}
TreeNode*newExpNode（Expkindkind）
{
TreeNode*p=（TreeNode*）malloc（sizeof（TreeNode））;
intk;
if（p==NULL）
{fprintf（listing,"outofmemoryerroratline%d\n",lineno）;}
else
{
for（k=0;k{p->child[k]=NULL;}
p->sibling=NULL;
p->nodekind=Expk;
p->kind.exp=kind;
p->lineno=lineno;
p->type=Void;
}
returnp;
}
char*copyString（char*s）
{
inti;
char*p;
if（s==NULL）
{returnNULL;}
i=strlen（s）+1;
p=malloc（i）;
if（p==NULL）
{fprintf（listing,"outofmemoryerroratline%d\n",lineno）;}
else{strcpy（p,s）;}
returnp;
}
staticindentno=0;
#defineINDENTindentno+=2
#defineUNINDENTindentno-=2
staticvoidprintSpace（void）
{
intk;
for（k=0;k{fprintf（listing,""）;}
}
voidprintTree（TreeNode*t）
{inti;
INDENT;
while（t!
=NULL）
{
printSpace（）;
if（t->nodekind==Stmtk）
{
switch（t->kind.stmt）
{
caseIfK:
fprintf（listing,"If\n"）;
break;
caseIntK:
fprintf（listing,"Int\n"）;
break;
caseVoidK:
fprintf（listing,"Void\n"）;
break;
caseReturnK:
fprintf（listing,"Return\n"）;
break;
caseWhileK:
fprintf（listing,"While\n"）;
break;
caseAssignK:
fprintf（listing,"Assignto:
%s\n",t->attr.name）;
break;
caseHanK:
fprintf（listing,"Hanshu\n"）;
break;
caseHanshutiK:
fprintf（listing,"Hanshuti\n"）;
break;
default:
fprintf（listing,"Unknownstmtkind\n"）;
break;
}
}
elseif（t->nodekind==Expk）
{switch（t->kind.exp）
{
caseOpk:
fprintf（listing,"Op:
"）;
printToken（t->attr.op,"\0"）;
break;
caseConstk:
fprintf（listing,"Const:
%d\n",t->attr.val）;
break;
caseIdk:
fprintf（listing,"Id:
%s\n",t->attr.name）;
break;
caseVark:
fprintf（listing,"Vark:
%d\n",t->attr.val）;
break;
default:
fprintf（listing,"Unknownexpkind\n"）;
break;
}
}
else{fprintf（listing,"Unknownexpkind\n"）;}
for（i=0;i{printTree（t->child[i]）;}
t=t->sibling;
}
UNINDENT;
}
文件scan.h代码如下：
#ifndef_SCAN_H_
#define_SCAN_H_
#defineMAXTOKENLEN40
externchartokenString[MAXTOKENLEN+1];
TokenTypegetToken（void）;
#endif
文件scan.c代码如下：
#include"globals.h"
#include"util.h"
#include"scan.h"
//DFA中的状态
typedefenum
{START,INID,INNUM,DONE,INASSIGN,INCOMMENT,ZHU,ZZHU}StateType;
chartokenString[MAXTOKENLEN+1];
#defineBUFLEN256//代码文件的行数
staticcharlineBuf[BUFLEN];//保存当前行
staticintlinepos=0;//lineBuf中的当前位置
staticintbufsize=0;//buffer串的大小
staticintEOF_Flag=FALSE;
//获取字符从lineBuf[BUFLEN]中
staticintgetNextChar（void）
{
if（!
（linepos{
lineno++;//新一行
if（fgets（lineBuf,BUFLEN-1,source））//取新一行
{if（EchoSource）fprintf（listing,"%4d:
%s",lineno,lineBuf）;
bufsize=strlen（lineBuf）;
linepos=0;
returnlineBuf[linepos++];//先返回lineBuf[linepos]，后linepos加1.
}
else
{EOF_Flag=TRUE;
returnEOF;
}
}
elsereturnlineBuf[linepos++];
}
//没有取得字符。
staticvoidungetNextChar（void）
{
if（!
EOF_Flag）linepos--;
}
//关键字的查找表
staticstruct
{char*str;
TokenTypetok;
}reservedWords[MAXRESERVED]
={{"if",IF},{"else",ELSE},{"void",VOID},{"return",RETURN},{"int",INT},{"while",WHILE}};
//关键字的查找
staticTokenTypereserveLookup（char*s）
{
inti;
for（i=0;i{
if（!
strcmp（s,reservedWords[i].str））
{
returnreservedWords[i].tok;
}
}
returnID;
}
TokenTypegetToken（void）
{
//token串存放的索引
inttokenStringIndex=0;
//存放返回的token
TokenTypecurrentToken;
//现在的状态
StateTypestate=START;
//token串的标记
intsave;
intf1=0;//标志取>:
1、<:
2、=:
3和!
:
4
intd=getNextChar（）;
if（d==EOF）
{currentToken=ENDFILE;
returncurrentToken;
}
else
{
ungetNextChar（）;
}
while（state!
=DONE）
{intc=getNextChar（）;
save=TRUE;
switch（state）
{
caseSTART:
if（isdigit（c））
state=INNUM;
elseif（isalpha（c））
state=INID;
elseif（c=='>'）
{f1=1;
state=INASSIGN;
}
elseif（c=='<'）
{f1=2;
state=INASSIGN;
}
elseif（c=='='）
{f1=3;
state=INASSIGN;
}
elseif（c=='!
'）
{f1=4;
state=INASSIGN;
}
elseif（（c==''）||（c=='\t'）||（c=='\n'））
save=FALSE;
elseif（c=='/'）
{save=FALSE;
state=ZHU;
}
else
{
state=DONE;
switch（c）
{
caseEOF:
save=FALSE;
currentToken=ENDFILE;
break;
case'+':
currentToken=PLUS;
break;
case'-':
currentToken=MINUS;
break;
case'*':
currentToken=TIMES;
break;
case'（':
currentToken=LPAREN;
break;
case'）':
currentToken=RPAREN;
break;
case'[':
currentToken=LZGH;
break;
case']':
currentToken=RZGH;
break;
case'{':
currentToken=LDGH;
break;
case'}':
currentToken=RDGH;
break;
case';':
currentToken=SEMI;
break;
case',':
currentToken=DOU;
break;
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