信息工程学院编译原理实习指导书老版综述.docx
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信息工程学院编译原理实习指导书老版综述
编译原理实验指导书
西北农林科技大学信息工程学院
2017年3月7日
实习一词法分析
一、实验目的：
1.熟悉Javacc工作原理，掌握词法分析相关的类：
Token：
表示单词的类。
每个Token对象的主要成员：
intkind表示单词的种别；Stringimage存储了token所代表的内容；intbeginLine表示单词所处的行；intbeginColumn表示单词所处的列。
TokenManager：
词法分析器，用来识别源程序中的单词序列。
SimpleCharStream：
词法分析器的输入流。
可以指定源程序来自于标准输入还是文件。
TokenMgrError：
词法错误类，当识别到非法单词时，弹出的错误对象。
Constants：
保存已定义所有单词的接口，针对每种单词定义其对应的种别码。
2.使用以上的类，编制一个读单词过程，从输入的源程序中，识别出各个具有独立意义的单词，即基本保留字、标识符、常数、运算符、分隔符五大类。
并依次输出各个单词的内部编码及单词符号自身值。
二、实验预习提示
1.词法分析器的功能和输出格式
词法分析器的功能是读入源程序，输出单词序列。
词法分析器的单词常表示成二元式：
（单词种别码，单词在源代码中的字符串）。
2.词法分析器需要把对象语言的词法规则全部描述出来，在这我们取C语言子集，它的词法定义如下：
（1）关键字KEYWORD
ifelseintreturnvoidwhile……..所有的关键字都是小写。
（2）标识符IDENTIFIER
标识符的定义采取正则表达式定义方式，标识符由字母、数字、下划线“_”组成，并且首字母不能是数字。
（3）分隔符SEPARATER
；，{}[]（）
（4）运算符OPERATOR
+-*/><=
（5）常数CONSTANT
简化为只表示整型常数。
（6）词法分析过滤的字符
空格“”、制表符“\t”、回车“\r”和换行符“\n”。
三、实验过程和指导：
1.准备
编译原理的实习借助的javacc插件版本是1.5.33，要求jdk版本是1.7。
请提前安装调试好。
2.新建一个用于javacc编辑的jj模板文件：
（1）新建java项目
（2）建立一个词法分析包（例如：
packagelexical）
（3）在lexical包内，“新建”-“其它”-“JavaCCTemplateFile”
（4）创建一个“.jj”文件，如图1所示：
图1新建jj模板文件
3.在模板文件中修改第三部分，将“二、实验预习提示”部分的词法规则写入。
图2jj模板文件格式
4.在熟悉词法分析器工作原理的基础上，在main方法中编写词法分析程序，并输出单词序列。
要求：
准备好多组测试源程序。
四、程序输入/输出示例：
图3测试源代码
图4词法分析输出1
对照图3，图4显示了词法输出的二元组序列（单词种别码，单词在源代码中的字符串）。
图4中最后一行提示词法错误的原因是
实验二语法分析
一、实验目的：
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。
内容：
利用JavaCC生成一个MiniC的语法分析器；
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.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，输出该程序的层次结构的语法树
具体实施步骤如下：
1.把MiniC转换为文法如下
〈程序〉→intmain（）{〈语句块〉*}
〈语句块〉→〈语句〉|{〈语句串〉*}
〈语句〉→〈顺序语句〉|〈条件语句〉|〈循环语句〉
〈顺序语句〉→〈声明语句〉|〈赋值语句〉
〈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
（也可以使用javacc自动生成的表达式Expression的文法）
〈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.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，也能够把输出的结果保存文件中，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（举例）
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）
3.实习内容：
以下三个内容难度不同，三选一实现即可。
（1）写出一个源程序中仅包含if…else,if语句的语法分析。
要求能分析其自身嵌套。
（2）写出一个源程序中仅包含while语句的语法分析。
求能分析其自身嵌套。
（3）写出一个源程序中包含while语句、if-else、if语句的语法分析。
要求能分析其自身嵌套。
注意：
（1）对条件的判断只需要实现关系表达式即可，不需要实现布尔表达式的翻译；
（2）“嵌套”功能的实现依赖于文法。
如果：
<语句>=>…=>（推到得到）
〈if语句〉→if〈条件〉〈语句〉（产生式）
则有：
=>…=>if〈条件〉if〈条件〉〈语句〉
即，会自动实现嵌套功能。
测试代码：
voidmain（）{
while（a+2while（c>d）{
a=b+1;
c=7;
}
}
结果：
1:
（+,a,2,T1）
2:
（J<,T1,b,4）
3:
（J,_,_,11）
4:
（J>,c,d,6）
5:
（J,_,_,10）
6:
（+,b,1,T2）
7:
（=,T2,_,a）
8:
（=,7,_,c）
9:
（J,_,_,4）
10:
（J,_,_,1）
voidmain（）{
if（a+2>3）{
b=6;
}
elseif（b>7）{
c=a+b;
d=0;
}
}
结果：
1:
（+,a,2,T1）
2:
（J>,T1,3,4）
3:
（J,_,_,6）
4:
（=,6,_,b）
5:
（J,_,_,11）
6:
（J>,b,7,8）
7:
（J,_,_,11）
8:
（+,a,b,T2）
9:
（=,T2,_,c）
10:
（=,0,_,d）
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