編譯原理實驗三：語義分析PAGEPAGE1編譯原理實驗三語義分析實驗報告學院：數(shù)學與計算機科學技術學院專業(yè)：計算機科學與技術班級：級計算機班小組組員：姓名：學號：姓名：學號：姓名：學號：姓名：學號：實驗題目一、實驗目的要求學生用與實驗2相同的語言，編制語義分析程序。二、實驗準備微機CPU主頻以上，128M內存，安裝好C語言，PASCAL語言，或C++。三、實驗時間13學時四、實驗內容要求學生用與實驗2相同的語言，編制語義分析程序。定義該語言的語義成分，將語義分析程序編制成子程序，在實驗2分析出各語法單位后，分析其含義，并將可執(zhí)行語句或表達式翻譯為四元式輸出，并將錯誤信息輸出。實驗報告必須包括設計的思路，以及測試報告（輸入測試例子，輸出結果）。五、上交文檔1．實驗報告（書面）；2．程序文件（通過網絡提交）。<program>::=<block>.<block>::=<const-decl><var-decl><proc-decl><statement><const-decl>::=const<const-assignment-list>;|ε<const-assignment-list>::=<ident>=<number>|<const-assignment-list>,<ident>=<number><var-decl>::=var<ident-list>;|ε<ident-list>::=<ident>|<ident-list>,<ident><proc-decl>::=<proc-decl>procedure<ident>;<block>;|ε<statement>::=<ident>:=<expression>|call<ident>|begin<statement-list>end|if<condition>then<statement>|while<condition>do<statement>|ε<statement-list>::=<statement>|<statement-list>;<statement><condition>::=odd<expression>|<expression><relation><expression><relation>::==|<>|<|>|<=|>=<expression>::=<term>|<adding-operator><term>|<expression><adding-operator><term><adding-operator>::=+|-<term>::=<factor>|<term><multiplying-operator><factor><multiplying-operator>::=*|/<factor>::=<ident>|<number>|(<expression>)注意：(1)"ε"表示空串。.(2)<ident>和<number>分別表示標識符和數(shù)。。實驗報告一．【需求分析】1.PL/M機器的機器指令LODa棧指針增1。裝入a的值到棧頂。STOa存棧頂?shù)絘。棧指針減1。LITn棧指針增1。裝入數(shù)n到棧頂。ADD棧頂兩個元素相加。彈出這兩個元素。存結果在棧頂。MUL棧頂兩個元素相乘。彈出這兩個元素。存結果在棧頂。這些指令以源碼形式由解釋程序執(zhí)行。2.PL/M程序文本及修改原文本：P→S；P|S；！S→id=EE→E+T|TT→T×F|FF→（E）|id|digitid→a|b|……|zdigit→0|1|……|9添上必要的語義動作print()產生中間代碼，及相應修改某些產生式修改后的文本：P1→S；P2P→S；！{print(END)}S→id=E{print(STOid)}E→T+E{print(ADD)}E→TT→F×T{print(MUL)}T→FF→（E）F→id{print(LODid)}F→digit{print(LITn)}id→a|b|……|zdigit→0|1|……|9(摘至附錄)二．【概要設計】參考附錄:有關編譯程序/解釋程序設計的簡單說明存儲區(qū)采用數(shù)組形式，變量按照說明的先后順序分配存儲單元。解釋程序利用運行棧進行，所有運算都在棧頂（和次棧頂）進行。編譯程序從源程序生成目標代碼。解釋程序基于前面描述的存儲管理方法執(zhí)行目標代碼。變量說明arrayx:保存用戶程序arraym:儲存用戶定義的變量arraystack:運行棧arraycode:存儲目標代碼arrayadr:用作操作數(shù)。如果操作數(shù)是變量，存的是地址。如果操作數(shù)是數(shù)，存的是數(shù)值。函數(shù)說明Error():出錯處理程序init()：初始讀入用戶程序到數(shù)組x。id()給出變量的地址getsym()讀入下一符號到變量current.S()處理語句。在處理完賦值號左邊后，如果下一符號是“=”，讀入下一符號，然后處理表達式。E()處理表達式。在處理好一個項（term）后，當下一符號是“+”，讀入下一符號，然后處理項。T()處理項。在處理好一個因子（factor）后，當下一符號是“×”，讀入下一符號，然后處理因子。F()處理因子。（1）如果當前符號是“(“,讀入下一符號，處理表達式。此后，如果當前符號是“)”,讀入下一符號，退出。（2）如果當前符號是變量，讀入下個符號，退出。（3）如果都不是，出錯error().Interpret()執(zhí)行用戶的目標代碼。變量“i”作為指令計數(shù)器。就是執(zhí)行code[i]fori=1,...,j-1.三．【詳細的算法描述及源程序清單】主程序main()的流程圖init()init()p()對讀入的源碼進行編譯對編譯得到的源碼進行解釋，并輸出結果開始讀入成功？編譯成功？結束失敗成功失敗成功代碼清單及注釋分析/*頭文件*/#include<stdio.h>#include<fstream.h>#include<stdlib.h>//與exit()相關#include<ctype.h>//與isdigit()和islower()相關/*輸入輸出文件流*/ifstreamfin("source.txt");//source.txt中存放的是要編譯的源碼，ofstreamfout("result.txt");/*數(shù)據(jù)結構*///常量定義，限定數(shù)組的長度#definecodemaxlength512#definexmaxlength512#definesmaxdepth512intcode_line;//寫code[]的時作計數(shù)器intx_line;//讀入文件時作計數(shù)器intn_error;//錯誤處理時作計數(shù)器charcurrent;//當前處理的字符intforward;//當前處理的字符在數(shù)組x[]中的下標intsp;//棧頂指針intsourcelength;//源碼的長度enumoperation//定義機器指令類型為枚舉operation{LOD,STO,LIT,ADD,MUL,END};structnode//數(shù)組code[]的元素結構，包含機器指令類型，{enumoperationop;//包含機器指令類型，chary;//及其操作數(shù)};structnodecode[codemaxlength];//存儲目標代碼charx[xmaxlength];//保存用戶程序intstack[smaxdepth];//運行棧intm[26][2];//變量標，即符號表intadr[2];//用作操作數(shù)/*getsym()*///讀入下一符號到變量currentchargetsym(){forward++;if(forward>sourcelength) exit(1);else returnx[forward];}/*error()*///出錯處理程序voiderror(char*str,inta){n_error++;//處理讀文件到x[]時出現(xiàn)的錯誤if(a==0)printf("(%d)讀入文件錯誤(第%d條語句)：%s\n",n_error,x_line,str);//處理編譯目標代碼時出現(xiàn)的錯誤else{printf("(%d)編譯錯誤(第%d語句)：%c%s\n",n_error,x_line,current,str);current=getsym();}}/*初始化init()*///初始化，并讀入用戶的源碼到數(shù)組x[]中boolinit(){x_line=1;n_error=0;//初始符號表for(inti=0;i<26;i++)m[i][0]=0;/*讀入文件source.txt中的源碼到x[]數(shù)組*/charc;printf("讀入文件中……\n");fin>>c;i=0;while(!fin.eof()){if(c=='\0'||c=='\n')//去空白符fin>>c;else { x[i]=c; if(c=='!') { fin>>c; if(fin.eof())//讀入文件成功 { sourcelength=i; return1; } else//出現(xiàn)了類似如下的代碼："a=1;b=3;!;c=5;!"， //即代碼中間出現(xiàn)了!的錯誤 { error("程序中間出現(xiàn)'!'/n",0); fin>>c; } } elseif(c==';')x_line++;//對源碼行的計數(shù) fin>>c; i++; if(i==xmaxlength)//x[]數(shù)組溢出檢查 { error("源碼太長，數(shù)組x溢出",0); exit(1);}}}if(i==0)error("source.txt為空文件!請輸入源碼!",0);//空文件elseerror("程序并未以'!'結尾",0);//讀入文件失敗return0;}/*id()*///給出變量的地址intid(charc){ returnc-97;}/*writecode()*///寫入代碼到code數(shù)組voidwritecode(enumoperationa,charb)//寫帶操作數(shù)的指令{code[code_line].op=a;code[code_line].y=b;code_line++;if(code_line==codemaxlength) //溢出檢查{printf("生成的目標代碼太長，code數(shù)組溢出！");exit(1);}}voidwritecode(enumoperationa) //寫不帶操作數(shù)的指令{code[code_line].op=a;code_line++;if(code_line==codemaxlength) //溢出檢查{printf("生成的目標代碼太長，code數(shù)組溢出！");exit(1);}}/*處理因子--F()*/intE();intF(){//處理Ｆ－＞（Ｅ）if(current=='('){ current=getsym();E();if(current==')') {current=getsym();return1; }else { error("括號不匹配",1);//類似a=1;b=2+(a*4;!錯誤current=x[--forward]; return0; }}//處理F->idelseif(islower(current)){if(m[id(current)][0]==0){error("變量未定義",1);//賦值語句右值中出現(xiàn)未定義的id，例a=b+1;!中的breturn0;}else{writecode(LOD,current); current=getsym(); return1; }}//處理F->digitelseif(isdigit(current)){writecode(LIT,current);current=getsym();return1;}//a=!情況和a=;!情況elseif(current=='!'||current==';') {error("右值出錯!",1);current=x[--forward];return0;}//非法變量else{error("非法變量",1);return0;}}/*處理項T()*///處理T->F或T->F*TintT(){F();if(current=='*')//處理T->F*T{current=getsym();T();writecode(MUL);//語義動作}return1;}/*處理表達式-E()*///處理E->T或E->T*EintE(){T();if(current=='+'){current=getsym();E();writecode(ADD);//語義動作}return1;}/*處理語句S()*///S→id=Eints(){charc;if(islower(current)){if(m[id(current)][0]==0)//判斷id是否已定義m[id(current)][0]=1;c=current;current=getsym();if(current=='='){current=getsym(); E(); writecode(STO,c);//語義動作 return1;}else{error("缺少'='",1);//a=1;b1;!情況 current=x[--forward]; E(); return0;}}elseif(current=='='){error("缺少左值",1);//a=1;=2;!情況E();return0;;}elseif(current==';'){error("空語句",1);//a=1;;b=2;!情況current=x[--forward];return1;}else{error("非法左值",1);//a=1;A=3;!if(current=='='){current=getsym(); E(); return1;}else{error("缺少'='",1);//a=1;A3;! current=x[--forward]; E(); return0;}}}/*編譯主程序P()*///處理P→S；P|S；！intp(){s();if(current==';'){x_line++;current=getsym();if(current=='!'){writecode(END);return1;}else{p();return1;}}else//a=1;b=2c=a+b;!{error("語句缺少';'",1);current=x[--forward];p();return0;}}/*show()*///輸出執(zhí)行棧中數(shù)據(jù)及將要執(zhí)行的目標指令intshow(enumoperationoper,charc){inti;for(i=0;i<=sp;i++)//輸出棧fout<<stack[i]<<"";fout<<'\t'<<'\t'<<'\t';switch(oper)//輸出指令{caseLOD:fout<<"LOD"<<c<<endl;break;caseSTO:fout<<"STO"<<c<<endl;break;caseLIT:fout<<"LIT"<<c<<endl;break;caseADD:fout<<"ADD"<<endl;break;caseMUL:fout<<"MUL"<<endl;break;}return0;}/*interpret()*///解釋程序，執(zhí)行用戶的目標代碼intinterpret(){code_line=0;sp=0;//用0表示棧底，即實際上棧是從stack[1]開始，這樣方便閱讀charc;enumoperationoper;while(1)//開始執(zhí)行{oper=code[code_line].op;c=code[code_line].y;show(oper,c);switch(oper){caseLOD:stack[++sp]=m[id(c)][1]; break;caseSTO:m[id(c)][1]=stack[sp--]; break;caseLIT:stack[++sp]=int(c)-48; break;caseADD:adr[0]=stack[sp--]; adr[1]=stack[sp]; stack[sp]=adr[0]+adr[1]; break;caseMUL:adr[0]=stack[sp--]; adr[1]=stack[sp]; stack[sp]=adr[0]*adr[1]; break;caseEND:return0;}if(oper==END)break;//執(zhí)行結束code_line++;}return0;}/*主程序*/intmain(){fout.open("code.txt");//建立文件，用來存目標代碼fout.close();fout.open("result.txt");//建立文件，用來顯示目標代碼的執(zhí)行過程fout.close();inti=0;charc;//////////////讀入源碼init();if(n_error){printf("初始讀入文本文件source.txt失敗！\n請修改源碼并重新讀入\n"); return0;}elseprintf("讀入文本文件source.txt成功!\n\n");/////////////編譯源碼，產生目標指令while(1){printf("是否進行編譯（按回車確定）");c=getchar();if(c=='\n')break;}printf("編譯中……\n");n_error=0;x_line=1;forward=-1;current=getsym();p();//編譯if(n_error){ printf("編譯失敗!請修改源碼并重新讀入文件!\n"); return0;}else{……\n\n"); enumoperationoper; fout.open("code.txt");//輸出目標代碼到code.txt文本中 while(1) { oper=code[i].op; c=code[i].y; switch(oper) { caseLOD: fout<<i<<":LOD"<<c<<endl;break; caseSTO: fout<<i<<":STO