信息工程学院编译原理实习指导书Word格式.docx
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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.输出的结果要记录每个token在程序中所在行号。
3.各种单词符号的种别码，如下表1所示，是一种符号一个编码的设计
4.输出结果要输出符号在程序中所在的行号。
5.在完成分析的基础上，时间充分的情况下，开发出GUI界面，把输出的结果在界面上显示出来，并写到文件中。
如源程序为C语言。
输入如下一段：
main（）
{
inta,b;
a=10;
b=a+20;
}
要求输出下
（2，“main”,“line=1”）
（26，“（”,“line=1”）
（27，“）”,“line=1”）
（30，“{”,“line=2”）
（1，“int”,“line=3”）
（10，“a”,“line=3”）
（32，“,”,“line=3”）
（10，“b”，“line=3”）
（34，“;
”，“line=3”）
（10，“a”，“line=4”）
（21，“=”，“line=4”）
（20，“1010”，“line=4”）整型常量编码为41,值为二进制表示
”，“line=4”）
（10，“b”，“line=5”）
（21，“=”，“line=5”）
（10，“a”，“line=5”）
（22，“+”，“line=5”）
（20，“10100”,“line=5”）整型常量编码为41,值为二进制表示
”，“line=5”）
（31，“}”，“line=5”）
表1符号种别码
单词符号
种别码
main
2
[
28
int
1
]
29
char
3
30
If
4
31
else
5
32
for
6
:
33
while
7
;
34
ID标识符
10
>
35
NUM常数
20
36
21
37
+
22
38
-
23
==
39
*
24
!
40
/
25
ERROR
-1
（
26
.
41
）
27
42
43
44
实验二语法分析
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。
利用JavaCC生成一个MiniC的语法分析器；
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，输出改程序的层次结构的语法树
4.在完成分析的基础上，时间充分的情况下，开发出GUI界面，把输出的结果在界面上显示出来，并把语法树输出到界面。
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.开发GUI界面，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，也能够在界面输入MiniC程序,也能够把输出的结果保存文件中。
语法树可以保存图片，也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：
floatr,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）
附录
实验环境和工具
Java集成开发环境
由于实验中需要用到Eclipse的JDT工具包，故我们推荐使用Eclipse集成开发环境（IDE），你可以从http:
//www.eclipse.org/获得。
它是一个广泛使用的开源集成开发环境。
推荐使用高版本的Eclipse.
JavaSDK
你可以从SUN的网站（）上获得Java软件开发包（SDK）。
安装JavaSE6.0（即JDK1.6）版本，并且将所安装的JRE添加到Eclipse的系统中，这样便于你跟踪调试Java源程序代码。
Eclipse的Java开发工具
我们使用Eclipse的Java开发工具（JDT,JavaDevelopmentTools）提供的抽象语法树类层次结构来表示我们的AST。
当用Eclipse编译依赖JDT的程序时，需要把Eclipse安装目录中plugins子目录下的几个与AST实现有关的jar文件（表1列举）导入到Eclipse的classpath中;
当用JDK的javac和java编译、运行时，需要在”-classpath”选项中将这些jar文件夹包含进来。
表1EclipseJDTAST相关的jar文件
Eclipse版本号
相关的jar文件
3.2
org.eclipse.core.resources_3.2.2.jar
org.eclipse.core.runtime_3.3.0.jar
mon_3.2.0.jar
org.eclipse.jdt.core_3.2.3.jar
org.eclipse.jdt.ui_3.2.2.jar
3.3
org.eclipse.core.resources_3.3.0.jar
org.eclipse.core.runtime_3.3.100.jar
mon_3.3.0.jar
org.eclipse.jdt.core_3.3.1.jar
org.eclipse.jdt.ui_3.3.1.jar
Jflex
这是词法分析器的生成器，它能根据jflex词法规范文件自动生成词法分析器的Java的源代码。
可以从Jflex主页http:
//jflex.de/（或
JFlex词法规范
利用Jflex工具进行词法分析分两步走：
一是编写词法规范文件sample.flex（文件名，根据自己的情况来命名）；
二是对sample.flex运行JFlex，产生词法分析器的Java源代码，接着编译这个词法分析器，再运行这个词法分析器进行测试。
以编写英文字母序列和整数的词法规范文件sample.flex为例来阐述JFlex词法规范，sample.flex的编写如下:
packagepile.jflex;
%%
%line
%column
%public
%classSampleLexer
%typeSymbol
%eofval{
returnSymbol.EOF;
%eofval}
%{
publicstaticvoidmain（Stringargv[]）{
if（argv.length!
=1）System.out.println（"
Usage:
javaLexerinputfile"
）;
else{
SampleLexerl=null;
try{
l=newSampleLexer（newjava.io.FileReader（argv[0]））;
Symbols=l.yylex（）;
while（s!
=Symbol.EOF）{
System.out.println（s）;
s=l.yylex（）;
}
}catch（Exceptione）{
System.out.println（"
Unexpectedexception:
"
e.printStackTrace（）;
}
}
}
%}
[:
digit:
]+{returnnewSymbol（Symbol.INT,yytext（）,yyline,yycolumn）;
letter:
]+{returnnewSymbol（Symbol.WORD,yytext（）,yyline,yycolumn）;
.|\n{}
s
JFlex的词法规范文件由三部分组成，各部分之间通过由“%%”开始的单行来分隔，即：
用户代码
选项和声明
词法规则
在词法规范的各个部分中，允许出现以“/*”开头和“*/”结尾的多行注释，以及以“//”开头的单行注释。
不过JFlex的注释允许嵌套，因此你在使用时应保证“/*”和“*/”的数目要配对。
第一部分所包含的用户代码将被直接复制到所生成的词法分析器源文件中的开头部分。
这一部分可以放package声明和import语句。
在这一部分中，也可以放自己的辅助类，如记号类，但是这并不是一个好的Java编程风格，应该将这些辅助类单独放在自己的.java文件中。
词法规范文件的第二部分所包含的选项是用来定制你希望生成的词法分析器；
而声明则是一些词法状态和宏定义的声明，它们将用于词法规范文件的第三部分，即词法规则中。
每一条JFlex指令必须放在一行的开始，并且由“%”字符引导，如：
%classSampleLexer.
常用的选项
1、%class“classname”
告诉JFlex将生成的词法分析器类命名为“classname”，并且将生成的代码写到文件“classname.java”中。
如果执行JFlex命令时，没有使用“-d<
directory>
”命令行选项，则生成的代码将被写到词法规范文件所在的目录中。
如果词法规范中没有出现%class指令，则生成的类将命名为“Yylex”，并且生成的代码将被写到文件“Yylex.java”中。
在一个词法规范中只应有一条%class指令。
2、%extends“classname”
这条指令使生成的类成为类“classname”的子类。
在一个词法规范中只应有一条%extends指令。
3、%public
这条指令使生成的类为public类型。
类似地，还有%final、%abstract这些指令，它们分别使生成的类为final或abstract类型。
4、%{…%}类代码指令
该指令的格式是：
其中的用户代码将被直接复制到生成的类中。
在这里，你可以定义自己的词法分析器类中的成员变量和函数。
如果词法规范中出现有多个类代码指令，则JFlex依据这些指令在词法规范中出现的先后次序而将这些指令中的代码连接起来，再复制到生成的类中。
5、%init{…%init}初始化代码指令
%init{
%init}
其中的用户代码将被直接复制到生成的类的构造器中。
在这里，可以初始化由%{…%}指令声明的成员变量。
如果词法规范中出现有多个初始化代码指令，则这些代码按它们在词法规范中出现的先后次序而被连接起来。
6、%buffer"
size"
这条指令用于设置扫描缓冲区的初始大小，缺省为16384
7、%function"
name"
这条指令用于设置词法扫描函数（或称为方法）的名称。
如果在词法规范中没有出现这条指令，则扫描函数为“yylex”,例如sample.flex例子中
8、%integer或%int
这两条指令均使扫描函数声明为int类型，这样扫描函数就会返回int值当作记号。
在这种设置下，文件结束的缺省值为YYEOF，YYEOF是生成的类中的一个publicstaticfinalint型成员变量。
9、%intwrap
这条指令使扫描函数声明为Java的包装类Integer类型。
这时，文件结束的缺省值为null。
10、%type"
typename"
这条指令使扫描函数声明为指定的类型。
例如，在sample.flex的例子中，扫描函数声明为Symbol类型。
在这种设置下，文件结束的缺省值为null。
如果typename不是java.lang.Object的子类，则你应该使用%eofval{…%eofval}指令或<
EOF>
规则来规定其他的文件结束值。
11、%eofval{…%eofval}文件结束值指令
其中的用户代码将被直接复制到扫描函数中，并且将在每次遇到文件结束时执行。
这个用户代码应该返回表示文件结束的值，如sample.flex的例子中的returnSymbol.EOF。
在词法规范中只能有一个%eofval{…%eofval}指令。
12、%eof{…%eof}文件结束代码指令
%eof{
%eof}
其中的用户代码将在遇到文件结束时只执行一次。
这个代码将被放在voidyy_do_eof（）方法中，并且不应返回任何值；
如果要返回值，则应使用%eofval{…%eofval}指令或者<
规则。
如果词法规范中出现多个文件结束代码指令，则这些代码应依照在规范中的出现次序而被连接在一起。
13、%eofclose
这条指令用来使JFlex在文件结束处关闭输入流。
代码yyclose（）被追加到方法yy_do_eof（）中，并且在这个方法的throws子句中声明java.io.IOException异常。
14、%debug
在生成的类中创建一个main函数，它将从命令行中获得输入文件名，然后对这个输入文件运行词法分析器，并向Java控制台打印输出每个返回记号的信息，直到遇到文件结束为止。
所输出的信息包括：
行号（如果设置了%line）、列号（如果设置了%column）、匹配的文本、执行的动作（含词法规范中的行号）。
15、%char
这条指令用来使JFlex返回字符计数。
int型成员变量yychar包含从输入开始到当前记号开始处的字符数（从0开始计数）。
16、%line
这条指令用来使JFlex返回行计数。
int型成员变量yyline包含从输入开始到当前记号开始处的行数（从0开始计数）。
17、%column
这条指令用来使JFlex返回列计数。
int型成员变量yycolumn包含从当前行开始到当前记号开始处的字符数（从0开始计数）。
声明
声明包括状态声明和宏定义两类。
状态声明
状态声明有以下格式：
%s[tate]"
状态标识符"
[,"
…]
%x[state]"
前一种用来包含状态，后一种则用来去掉状态。
在词法规范中可以包含多行状态声明，每一行都从%state或%xstate开始（或者是从%s或%x开始）。
状态标识符是以字母开头的、后跟字母、数字或下划线组成的字符序列。
状态标识符可以用逗号或空白分隔。
宏定义
宏定义的格式如下：
宏标识符=正规式
按照这种形式定义的宏标识符稍后可以被引用。
右边（RHS,righthandside）的正规式必须是合式的（wellformed），并且不能包含“^”、“/”或“$”运算符。
词法规则部分包含一组正规式和词法匹配后要执行的动作（Java代码）。
在词法分析器读取输入时，它会查看所有正规式，按最长匹配选择匹配的正规式，并执行该正规式对应的动作。
词法规则的语法和语义
用BNF文法给出了词法规则部分的语法定义。
这里列出部分重要的产生式。
Rule:
=[StateList][‘^’]RegExp[LookAhead]Action
|[StateList]‘<
’Action
|StateGroup
StateList:
=‘<
’Identifier（‘,’Identifier）*‘>
’
LookAhead:
=‘$’|‘/’RegExp
Action:
=‘{’JavaCode‘}’|‘|’
RegExp:
=RegExp‘|’RegExp//两个正规式的或运算
|RegExpRegExp//两个正规式的连接运算
|‘（’RegExp‘）’//即匹配RegExp
|‘!
’RegExp//正规式的否定运算
|‘~’RegExp//匹配任何文本直到第一次匹配RegExp
|RegExp‘{’Number[‘,’Number]‘}’//RegExp的重复次数
|‘[’[‘^’]（Character|Character‘-’Character）*‘]’
|PredefinedClass
|‘{’Identifier‘}’
|‘"
’StringCharacter+‘"
|Character
其中：
●在词法规则中，除了用正规式来描述外，还可以用一个可选的StateList来进一步细化词法规则。
StateList是一个词法状态列表，它就像是一个开始条件。
例如，如果词法分析器处在STRING词法状态，则只有那些由开始条件<
STRING>
引导的正规式可以被匹配。
词法状态YYINITIAL是预定义的，也是词法分析器启动扫描时所处的状态。
如果一个正规式没有指定StateList，则它将在所有词法状态上匹配。
●Number是非负的十进制整数。
●Identifier是一个字母[a-zA-Z]后跟0个或多个字母、数字或下划线[a-zA-Z0-9_]。
●转义序列包括：
1）\n、\r、\t、\f和\b；
2）\x后跟两个十六进制数字[a-fA-f0-9]，或者反斜杠后跟从000到377的三个八进制数字，表示标准的ASCII转义序列；
3）\u后跟四个十六进制数字[a-fA-f0-9]，表示unicode转义序列；
4）反斜杠后跟其他任何unicode字符，代表这个字符。
●Character是不包含下面字符之一的转义序列或任何unicode字符：
|（）{}[]<
\.*+?
^$/"
●StringCharacter是不包含下面字符之一的转义序列或任何unicode字符：
\"
●正规式r前面加上‘^’运算符，表示r只在输入的每行开始进行匹配。
●正规式r后跟上‘$’运算符，表示r只在输入的每行结尾进行匹配。
●假设r1和r2是正规式，则r1/r2表示r1匹配的文本必须是定长的，或者r2的内容的开始不匹配r1的尾部。
例如，"
abc"
/"
a"
|"
b"
是合法的，因为"
是定长的；
ab"
x"
*也是合法的，因为"
*的前缀不匹配"
的后缀；
xy"
yx"
是非法的，因为"
的后缀"
y"
也是"
的前缀。
●[StateList]<
{动作代码}这条<
规则与%eofval指令十分类似，其不同在于<
规则前可以放可选的StateList。
在遇到文件结束并且词法分析器当前处于StateList中的某一词法状态时，执行动作代码。
●PredefinedClass规定JFlex中的以下预定义的字符类：
“.”包含除\n外的所有字符
“[:
jletter:
]”由java.lang.Character.isJavaIdentifierStart（）决定的字符类
jletterdigit:
]”
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