编译原理课程设计增加数据类型.doc

山东建筑大学计算机科学及技术学院
课程设计说明书

题 目： 对PL/0语言及其编译器进行扩充和修改
——实现增加数据类型功能
课 程： 编译原理课程设计
院 （部）： 计算机科学及技术学院
专 业： 计算机科学及技术
班 级： 计科
学生姓名：
学 号：
指导教师：
完成日期： 2014年7月8日
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目 录
课程设计任务书 II
对PL/0语言及其编译器进行扩充和修改——实现增加数据类型功能 3
一、问题描述 3
二、基本要求 4
三、算法思想 4
四、数据结构 4
五、模块划分 5
六、源程序 5
七、测试数据 15
八、测试情况 17
结 论 18
参考文献 19
课程设计指导教师评语 20
山东建筑大学计算机科学及技术学院
课程设计任务书
设计题目
对PL/0语言及其编译器进行扩充和修改
——实现增加数据类型功能
已知技术参数和设计要求
PL/0程序设计语言是一个较简单语言，它以赋值语句为基础，构造概念有顺序、条件和重复（循环）三种。PL/0有子程序概念，包括过程定义（可以嵌套）及调用且有局部变量说明。PL/0中唯一数据类型是整型，可以用来说明该类型常量和变量。当然PL/0也具有通常算术运算和关系运算。
通过读懂源程序，全面掌握编译原理基本实现过程。对现存PL/0编译程序做一些修改或扩充。
设计内容及步骤
通过读懂源程序，全面掌握编译原理基本实现过程。
扩充PL/0增加识别字符型数据类型和实型数据类型功能
增加数据类型定义如下：
D →|integer id |char id |double id

设计工作计划及进度安排
1-4：进行完整编译程序全过程理解
5-12：根据源程序，理解整个编译器编写中涉及到全局变量及基本函数意义。
13-20：在读懂全程序基础上，进行扩充功能，并测试。
21-24：撰写课程设计报告书。
设计考核要求
设计考核方法：
课程设计总成绩=算法实现（30%）+课程设计说明书（50%）+平时考勤（20%）。
设计考核要求：
(1) 规范课程设计说明书
(2) 所设计算法源代码

指导教师（签字）： 教研室主任（签字）：

对PL/0语言及其编译器进行扩充和修改——实现增加数据类型功能
一、问题描述
PL/0程序设计语言是一个较简单语言，它以赋值语句为基础，构造概念有顺序、条件和重复（循环）三种。PL/0有子程序概念，包括过程定义（可以嵌套）及调用且有局部变量说明。PL/0中唯一数据类型是整型，可以用来说明该类型常量和变量。当然PL/0也具有通常算术运算和关系运算。PL/0语言BNF文法如下所示：
<程序> ::= <程序体>.
<程序体> ::= [<常量说明部分>][变量说明部分>][<过程说明部分>]<语句>
<常量说明部分>::= CONST<常量定义>{,<常量定义>};
<常量定义> ::= <标识符>=<无符号整数>
<无符号整数> ::= <数字>{<数字>}
<变量说明部分>::= VAR<标识符>{,<标识符>};
<标识符> ::= <字母>{<字母>|<数字>}
<过程说明部分>::= <过程首部><程序体>{;<过程说明部分>};
<过程首部> ::= PROCEDURE<标识符>;
<语句> ::= <赋值语句>|<条件语句>|<当型循环语句>|<过程调用语句>|<复合语句>|<空>
<赋值语句> ::= <标识符>:=<表达式>
<复合语句> ::= BEGIN<语句>{;<语句>}END
<条件> ::= <表达式><关系运算符><表达式>|ODD<表达式>
<表达式> : [+|-]<项>{<加法运算符><项>}
<项> ::= <因子>{<乘法运算符><因子>}
<因子> ::= <标识符>|<无符号整数>|'('<表达式>')'
<加法运算符> ::= +|-
<乘法运算符> ::= *|/
<关系运算符> ::= =|#|<|<=|>|>=
<条件语句> ::= IF<条件>THEN<语句>
<过程调用语句>::= CALL<标识符>
<当型循环语句>::= WHILE<条件>DO<语句>
<字母> ::= a|b|...|X|Y|Z
<数字> ::= 0|1|2|...|8|9
对现存PL/0编译程序做如下修改或扩充。
（1） 扩充识别注释功能：
注释由(*和*)包含，不允许嵌套。
（2）识别对else子句进行处理功能
<条件语句> ::= IF<条件>THEN<语句>[ELSE<语句>]

二、基本要求
设计目：
掌握PL/0语言编译器实现基本原理和实现方法。能在理解其实现原理方法基础上进行适当扩充，使其功能更强大。
设计要求：
在理解源代码基础上，根据文法要求，采用C语言扩充算法。完成扩充识别注释功能，和识别对else子句进行处理功能
三、 算法思想
增加数据类型功能：因子语法描述该为
number

integer
ident
因子

char

double

）
（
表达式

EBNF文法为：<因子>::=<标识符>|<无符号整数>|<整型>|<字符型>|
<浮点型>|’(‘<表达式>’)’
四、 数据结构
#define norw 16//关键字个数
#define txmax 100//名字表容量
#define nmax 14//数字最大位数
#define al 10//符号最大长度
#define amax 2047//地址上界
#define levmax 3//最大允许嵌套声明层数
#define cxmax 200//最多虚拟机代码数

enum symbol{
//枚举类型：
//nul=0，ident=1，number=2，plus=3，minus=4
//times=5，依次类推，procsym=31
nul, ident number,
//下面表示是系统算数运算符以及逻辑运算符，知道意思就可以
plus, minus, times,//相乘意思
slash, oddsym, eql, neq,
lss, leq, gtr, geq, lparen,//左括号
rparen, comma, semicolon, period, becomes,//赋值意思

//下面表示是系统保留字
beginsym, endsym, ifsym, thensym, whilesym,
writesym, readsym, dosym, callsym,
constsym, varsym, procsym,
integersym,charactersym,doublesym,

};

#define symnum 35
enum object{
constant,
variable,
procedur,
integer,
character,
doubler,
};五、模块划分
过程或函数名
简要功能说明
pl0
主程序
Error
出错处理，打印出错位置和错误编码
Getsym
词法分析，读取一个单词
Getch
漏掉空格，读取一个字符
Gen
生成目标代码，并送入目标程序区
Test
测试当前单词符号是否合法
Block
分程序分析处理过程
Enter
登录名字表
position(函数)
查找标识符在名字表中位置
Constdeclaration
常量定义处理
Vardeclaration
变量说明处理
Listode
列出目标代码清单
Statement
语句处理
Expression
表达式处理
Term
项处理
Factor
因子处理
Condition
条件处理
Interpret
对目标代码解释执行程序
base(函数)
通过静态链求出数据区基地址
六、 源程序
1、//该函数功能就是取一个数据单位，通过调用该函数可以一次取出一个
//数字或字符串或运算符，这个函数和getch函数我觉得应该是调用最经常地函数啦，
//每调用一次该函数，该函数就会去调用getch函数
//sym记录是语句单位类型，num中存放是数字大小
int getsym()
{
...
//取一个数字单位
else
{
//加入real类型
if (ch>='0'&&ch<='9')
{
k=0;
num=0;
sym=intsym;//以sym表示这是一个数字
/* type=integer;*/
double count=0.1;

do{

if(ch=='.')
{
getchdo;
sym=doublesym;
while(ch>='0'&&ch<='9')
{
num=num+(ch-'0')*count;
k++;
count*=0.1;
getchdo;
}
break;
}
else
{
num=10*num+ch-'0';
k++;
getchdo;
}
}while(ch>='0'&&ch<='9'||ch=='.');
k--;
if(k>nmax)//要求数字位数不能超过15位，nmax=14，不过我觉得这有错误
{
error(30);//输出错误码
}
}

else{
if((int)ch==39)//加入字符类型
{
getchdo;
if((ch>='A'&&ch<='Z')||(ch>='a'&&ch<='z'))
{
num=(int)ch;
getchdo;
if((int)ch==39)
sym=charsym;
else
{
num=0;
sym=nul;
error(49);//类型错误
}
}
else
error(49);
getchdo;
}
...
}
2、//cc=cx=ll=0;cx表示源程序中代码第几行
//block(0,0,nxtlev)这是主程序
//nxtlev中已有部分值为1，大小为32
int block(int lev,int tx,bool* fsys)//lev表示分程序所在层，tx表示当前尾指针，fsys表示当前模块后跟符号集
{
...
//如果当前字符是变量，则将字符放入table中，形式同上述代码如对下面不动请参照上面代码
if(sym==intsym)
{
getsymdo;
do{
intdeclarationdo(&tx,lev,&dx);
while(sym==comma)
{
getsymdo;
intdeclarationdo(&tx,lev,&dx);
}
if(sym==semicolon)
{
getsymdo;
}
else
{
error(5);
}
}while(sym==ident);
}
//如果当前字符是变量，则将字符放入table中，形式同上述代码，如对下面不动请参照上面代码
if(sym==charsym)
{
getsymdo;
do{
chardeclarationdo(&tx,lev,&dx);
while(sym==comma)
{
getsymdo;
chardeclarationdo(&tx,lev,&dx);
}
if(sym==semicolon)
{
getsymdo;
}
else
{
error(5);
}
}while(sym==ident);
}
//如果当前字符是变量，则将字符放入table中，形式同上述代码，如对下面不动请参照上面代码
if(sym==doublesym)
{
getsymdo;
do{
doubleclarationdo(&tx,lev,&dx);
while(sym==comma)
{
getsymdo;
doubleclarationdo(&tx,lev,&dx);
}
if(sym==semicolon)
{

getsymdo;
}
else
{
error(5);
}
}while(sym==ident);
}
...
if(tableswitch)//是否列出table表中内容
{
printf("TABLE:\n");
if(tx0+1>tx)//当table表为空时，只输出NULL
{
printf("NULL\n");
}
for(i=tx0+1;i<=tx;i++)
{

//自己修改
switch(table[i].kind)
{
//自己添加
case integer:
printf("%d int %s",i,table[i].name);
printf("lev=%d addr=%d\n",table[i].level,table[i].adr);
fprintf(fas,"%d integer %s",i,table[i].name);
fprintf(fas,"lev=%d addr=%d\n",table[i].level,table[i].adr);
break;
case character:
printf("%d character %s",i,table[i].name);
printf("lev=%d addr=%d\n",table[i].level,table[i].adr);
fprintf(fas,"%d character %s",i,table[i].name);
fprintf(fas,"lev=%d addr=%d\n",table[i].level,table[i].adr);
break;
case doubler:
printf("%d doubler %s",i,table[i].name);
printf("lev=%d addr=%d\n",table[i]level,table[i].adr);
fprintf(fas,"%d doubler %s",i,table[i].name);
fprintf(fas,"lev=%d addr=%d\n",table[i].level,table[i].adr);
break;
}
}
}
...
}
3、//该函数功能是将源程序中常量，变量，分程序符号串输入到table表中
//该table表是从下标1开始，0号空间另做其它用途
//void enter(enum object k,enum datatype t,int* ptx ,int lev ,int * pdx)
void enter(enum object k,int* ptx ,int lev ,int * pdx)
{
...
//自己修改/////////////////////////////////////////////////////////////
case integer:

table[(*ptx)].level=lev;
table[(*ptx)].adr=(*pdx);
(*pdx)++;
break;
case doubler:

table[(*ptx)].level=lev;
table[(*ptx)].adr=(*pdx);
(*pdx)++;
break;
case character:

table[(*ptx)].level=lev;
table[(*ptx)].adr=(*pdx);
(*pdx)++;
break;
...
}
int characterdeclaration(int * ptx,int lev,int * pdx)
{
//如果当前符号是一个字符类型，则继续执行
if(sym==ident)
{
enter(character,ptx,lev,pdx);
getsymdo;
}
else
error(4);

return 0;

}

int integerdeclaration(int * ptx,int lev,int * pdx)
{
//如果当前符号是一个字符类型，则继续执行
if(sym==ident)
{
enter(integer,ptx,lev,pdx);
getsymdo;
}
else
error(4);
return 0;

}

int doubdeclaration(int * ptx,int lev,int * pdx)
{
//如果当前符号是一个字符类型，则继续执行
if(sym==ident)
{
enter(doubler,ptx,lev,pdx);
getsymdo;
}
else
error(4);

return 0;
}
4、//递归读取分析每一个语句，该函数会将整个程序大部分子程序联系起来
//该程序中大部分是递归调用，虽说代码很多，但基本都是一个格式，所以读起来并不复杂
//相对来说还比较简单
//对于代码实现上差不多部分，我没有做过多注释
int statement(bool* fsys,int * ptx,int lev)
{
...
switch(table[i].kind)//输出处理
{
case character:
gendo(opr,0,21);
break;
case integer:
gendo(opr,0,14);
break;
case doubler:
gendo(opr,0,14);
break;
}
...
if(sym==beginsym)
{
getsymdo;
////////////更改！！！！！////////////////////////////////////////////////////
if(sym==doublesym)
{

sym=ident;
getsymdo;

}
if(sym==intsym)
{
sym=ident;
getsymdo;

}
if(sym==charsym)
{
sym=ident;
getsymdo;

}
...
}
5、 //因子处理
int factor (bool* fsys,int *ptx,int lev)
{
...
case character:
gendo(lod,lev-table[i].level,table[i].adr);
break;
case integer:
gendo(lod,lev-table[i].level,table[i].adr);
break;
case doubler:
gendo(lod,lev-table[i].level,table[i].adr);
break;
...
if(sym==number||sym==intsym||sym==charsym||sym==doublesym) //如果因子处理时遇到数字
{
if(num>amax)//如果数字大于最大能表示数字，则报错。amax=2047
{
error(31);
num=0;
}
gendo(lit,0,num);
getsymdo;
}
...
}
6、
void interpret()
{
...
case 14: // 14号操作为输出栈顶值操作
//输出栈顶值

cout< fprintf(fa2,"\n"); //同时输出到文件
break;
case 16: // 16号操作是接受键盘值输入到栈顶
printf("输入整形数："); //屏显问号
fprintf(fa2,"输入整形数："); //同时输出到文件
scanf("%lf",&(s[t])); //获得输入
fprintf(fa2,"%lf\n",s[t]); //把用户输入值打印到文件
t++; //栈顶上移，分配空间
break;
case 17: // 17号操作为输出栈顶值操作
printf("%c",(int)s[t-1]); //输出栈顶值
fprintf(fa2,"%c\n",s[t-1]); //同时打印到文件
t--; //栈顶下移
break;
case 18: // 18号操作为输出栈顶值操作
printf("%lf",s[t-1]); //输出栈顶值
fprintf(fa2,"%lf\n",s[t-1]); //同时打印到文件
t--; //栈顶下移
break;
case 19: // 19号操作是接受键盘值输入到栈顶
printf("输入单字符："); //屏显问号
fprintf(fa2,"输入单字符："); //同时输出到文
scanf("%s",&(s[t]));

fprintf(fa2,"%c\n",s[t]); //把用户输入值打印到文件
t++; //栈顶上移，分配空间
break;
case 20: // 20号操作是接受键盘值输入到栈顶
printf("输入双精度型数："); //屏显问号
fprintf(fa2,"输入双精度型数："); //同时输出到文件
scanf("%lf",&(s[t])); //获得输入
fprintf(fa2,"%lf\n",s[t]); //把用户输入值打印到文件
t++; //栈顶上移，分配空间
break;
case 21: // 14号操作为输出栈顶值操作
//输出栈顶值

cout<<(char)s[t-1]<

七、测试数据
1、运行编译后可执行文件，输入用PL/0源语言写代码文件integer.txt:
该文件内容如下：
integer w;
begin

integer w:=25;
write(w);

end.
得到程序运行结果如图1所示：

图1 测试数据integer.txt运行结果
2、 运行编译后可执行文件，输入用PL/0源语言写代码文件character.txt:
该文件内容如下：
character m;
begin

character m:=m;

End.
得到程序运行结果如图2所示：

3、运行编译后可执行文件，输入用PL/0源语言写代码文件double.txt:
该文件内容如下：
double m;
begin

double m:=5.5;
write(m);

End.
得到程序运行结果如图3所示：

八、测试情况
测试数据：输入2.0和1.0结果

测试数据：输入a

结 论

通过编译原理课程设计，在理解了PL/0语言及其编译器实现方法基础上，进行了识别注释功能扩充和实现以及增加了对函数进行处理功能处理功能。通过这次课程设计，我们学会了怎么设计编译器，怎么自己去写一个编译程序来对高级语言进行编译，。
在开始时候，对于C语言版编译器是一点也不懂，但是进过一天读程序和单步跟踪，了解了其是怎么运行和原理，之后，就进行了代码增加和修改，对于增加字符型和实数型变量处理，我增加了关键字integersym、charactersym、doubsym,并分别对getsym（）、block（）、statement（）、factor（）、interpret（）等函数进行了相应修改。修改过程中出现了很多错误，经过询问老师，和同学交流，并调试，最终一一解决。
通过这次课程设计我不仅进一步熟练了利用C语言进行编程，而且也学会了一些相应编程技巧，例如怎么快速查错，怎么熟练读懂递归函数调用等等。同时在这次课程设计中也发现了自己一些不足之处，例如，由于时间原因，只完成了要求代码，没有在此基础上更好扩充，还有在写程序时有时候会犯迷糊，容易出错。对于自己不足，以后我会更加注意，并且会经常写程序来总结经验，改正不足，提高自己能力。
这次课程设计让我学会了很多，同时也给了我进一步学好计算机动力，虽然写程序有时很枯燥，但是当你沉浸在其中时，你就会发现程序很有趣，你利用字母来编制实际，来处理现实生活中复杂繁琐事情，解放了生产力。我越来越喜欢计算机啦，在之后世界里，计算机绝对会是主流，我对未来充满了自信和憧憬！

参考文献

[1]《程序设计语言编译原理》（第3版）陈火旺主编 国防工业出版社
[2]《编译原理》吕映芝 张素琴 蒋维杜 主编 清华大学出版社
[3] 《编译原理课程设计》王雷 等编著 , 机械工业出版社

山东建筑大学计算机科学及技术学院
课程设计指导教师评语
班级： 学生姓名： 学号：

指导教师评语（包括工作态度，遵守纪律；基本理论、知识、技能；独立工作能力和分析解决问题能力；完成任务情况及水平）：

学生成绩（百分制）：

指导教师签名： 年 月 日