IFELSE条件语句的翻译程序设计LL1法输出四元式Word格式.docx

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（4）编制好分析程序后，设计若干用例，上机测试并通过所设计的分析程序。

（5）设计报告格式按附件要求书写。

课程设计报告书正文的内容应包括：

1系统描述（问题域描述）；

2文法及属性文法的描述；

3语法分析方法描述及语法分析表设计；

4按给定的题目给出中间代码形式的描述及中间代码序列的结构设计；

5编译系统的概要设计；

6详细的算法描述（流程图或伪代码）；

7软件的测试方法和测试结果；

8研制报告（研制过程，本设计的评价、特点、不足、收获与体会等）；

9参考文献（按公开发表的规范书写）。

时间安排：

设计安排一周：

周1、周2：

完成系统分析及设计。

周3、周4：

完成程序调试及测试。

周5：

撰写课程设计报告。

设计验收安排：

设计周的星期五第1节课开始到实验室进行上机验收。

设计报告书收取时间：

设计周的次周星期一上午10点。

指导教师签名：

2011年12月23日

系主任（或责任教师）签名：

2011年12月23日

1.问题描述

要求用LL

（1）自顶向下分析方法及中间代码四元式，对IF-THEN-ELSE条件语句完成编译各阶段过程，包括词法、语法、语义等分析，并完成以下要求：

（1）写出符合给定的语法分析方法的文法及属性文法。

（2）完成题目要求的中间代码四元式的描述。

（3）写出给定的语法分析方法的思想，完成语法分析和语义分析程序设计。

（4）编制好分析程序后，设计若干用例，上机测试并通过所设计的分析程序。

（5）设计报告格式按附件要求书写。

2.问题分析及编译系统的概要设计

编译过程一般分为六个阶段的过程，可以由六个模块完成，它们称为词法分析程序、语法分析程序、语义分析程序、中间代码生成程序、代码优化程序、目标代码生成程序，此外，一个完整编译程序还必须包括“表格管理程序”和“出错处理程序”。

这次实验涉及到词法分析、语法分析、语义分析及表格管理和出错管理。

其中，词法分析至少要能识别关键字“if”、“then”和“else”，标识符（即自定义变量），数字，和运算符等等；

语法分析要分析程序结构的合法性，即是否为文法的句子；

语义分析要能够语法制导翻译出中间代码四元式并将其输出；

表格管理是指符号表；

出错处理是指在语法分析时，所有非文法句子的错误类型处理。

3.文法及属性文法的定义

3.1文法

文法是用于描述语言的语法结构的形式规则（即语法规则）。

这些规则必须是准确的、易于理解的以及有相当强的描述能力。

由这种规则所产生的程序语言应有利于句子分析和翻译，而且，最好能通过这些规则自动产生有效的语法分析程序。

IF-ELSE条件语句的文法如下所示：

0.A->

EB

1.B->

+EB|-EB|ε

2.E->

FT

3.T->

*FT|/FT|ε

4.F->

i|（E）

根据条件语句：

IF〈布尔表达式〉THEN〈赋值语句〉ELSE〈赋值语句〉，描述相应的文法，其中非终结符集为VN（A，B，E，T,F）,终结符集为VT（+，-，ε，*，/，i，（，））。

E为布尔表达式，B为赋值语句。

3.2属性文法的描述

3.2.1属性文法的定义形式

属性文法是在上下文无关文法的基础上，为每个文法符号（终结符或者非终结符）配备若干相关的“值”（与文法符号相关的属性）。

在一个属性文法中，对应于每个产生式A→a都有一套与之相关联的语义规则，每规则的形式为：

b:

=f（c1,c2,…，ck）其中f是一个函数，而且或者①b是A的一个综合属性并且c1,c2,…，ck是产生式右边文法符号的属性或者②非终结符既可有综合属性也可有继属性，文法开始符号的所有继承属性作为属性计算前的初始值。

3.2.2IFTHENELSE语句的属性文法

其属性文法为：

0.S->

ifATHENBELSEC

{S.chain:

=merge（A.chain,B.chain,C.chain）}

1.A->

mropn

{A.true:

=nextstat;

A.false=nextstat+1;

backpatch（A.chain,nextstat）;

emit（“ifp”rop“qgoto—”）

emit（“goto—”）;

}

2.B->

x=maropn

{backpatch（B.chain,nextstat）;

emit（“x:

=m”arop“n”）;

emit（“goto—”）;

3.C->

x=naropm

{backpatch（C.chain,nextstat）;

=n”arop“m”）;

4.rop->

={emit（“=”）;

5.rop->

<

{emit（“<

”）;

6.rop->

>

{emit（“>

7.arop->

+{emit（“+”）;

8.arop->

-{emit（“-”）;

9.arop->

*{emit（“*”）;

10.arop->

/{emit（“/”）;

4.语法分析方法描述及语法分析表设计

4.1语法分析方法描述

首先应该创建一个枚举类型的变量来存放一些关键字，enumkeyword{$right_paren,$left_paren,$mul,$div,$add,$sub,$fenhao,$equal,$IF,$THEN,$ELSE,$greater,$less,$id,$num,$end};

再创建一个结构体，用来存放词法分析的结果，共有两个域，一个关键字域，表明他是什么类型，以及它自身的内容。

这个词法分析程序比较简单，因为本身的程序就局限在if-else语句，所以保留字的类型我就只写了if、then和else三个；

碰到数字开头的除了关键字就是标识符；

碰到数字开头的就是数字；

碰到界限符和操作符（因为引入的类型也很少），所以也很容易区别。

在词法分析结束之后，就应该把分析的结果输出来。

输出的格式是【（单词，类型编号）类型名】

其流程图为：

字符的分离

单词的判断

查找相应的表

单词的类型判断

调用不同类型的单词处理函数

进行单词的处理

产生类型码

将中间单词和其类型码存入数组

处理完毕

词法分析程序如下：

boolaccidence（）

{

intk=0;

charbuf[16];

charch;

while

（1）

{

ins>

>

ch;

if（ins.fail（））

break;

while（ch=='

'

）

{ins>

}

if（ch=='

I'

{

ins>

buf;

if（strcmp（buf,"

F"

）==0）

tokentable[total_len++].type=$IF;

}

elseif（ch=='

T'

HEN"

tokentable[total_len++].type=$THEN;

E'

LSE"

tokentable[total_len++].type=$ELSE;

'

tokentable[total_len++].type=$greater;

elseif（ch=='

<

tokentable[total_len++].type=$less;

='

tokentable[total_len++].type=$equal;

elseif（（ch>

A'

&

ch<

Z'

）||（ch>

a'

&

z'

））

tokentable[total_len].type=$id;

tokentable[total_len++].ch=ch;

elseif（ch>

0'

9'

{tokentable[total_len].type=$num;

tokentable[total_len++].ch=ch;

else

switch（ch）

{case'

+'

:

tokentable[total_len].type=$add;

break;

case'

-'

tokentable[total_len].type=$sub;

case'

/'

tokentable[total_len].type=$div;

*'

tokentable[total_len].type=$mul;

;

tokentable[total_len].type=$fenhao;

（'

tokentable[total_len].type=$left_paren;

）'

tokentable[total_len].type=$right_paren;

default:

cout<

"

!

endl;

returntrue;

5.语法分析

语法分析的主要思想是设置一个分析栈和一个输入串队列，栈中最开始时存放的是文法开始符和“#”。

因为我这个程序本身已经确定是以if语句开头，所以，就不再把if放在输入串中，而只是分析if以后的句子。

在语法分析之前应该判定该文法是不是一个LL

（1）文法。

判别的主要方法是做出文法中所有产生式的select集，对于同一个非终结符的不同产生式，如果他们的select集合没有交集，则说明这个文法是LL

（1）文法。

这个文法的预测分析表也设计的比较简单，如下表所示：

i

+

-

*

/

（

）

#

E

1

0

A

T

B

F

注：

1代表此处有产生式与之对应，具体的产生式在程序中给出。

0代表此处无产生式与之对应。

//算法函数

chardosome（void）

{intt,a=0;

charbian1,bian2;

OpKindopa;

charc='

$'

next（）;

for（;

{pop（）;

if（cur.type!

=$id&

cur.type!

=$num）

curchar=cur.ch;

curchar='

i'

cout<

curchar<

"

curtocmp<

if（curtocmp=='

#'

curchar=='

||curtocmp=='

B'

||curtocmp=='

F'

）//当前字符为非终结符

if（curtocmp!

）//当前比较字符不为'

{

changchartoint（）;

if（j==0）

{a++;

flag++;

if（flag==1）

{if（c=='

bian1=cur.ch;

else

bian1=c;

}

elseif（flag==3）

{bian2=cur.ch;

flag=1;

c=newchar（）;

AD_RESULT（quad_len,opa,bian1,bian2,c）;

//产生四元式}

}

else

{

switch（j）

{

case1:

opa=add;

flag++;

break;

case2:

opa=sub;

case3:

opa=mul;

case4:

opa=div;

}

if（table[i][j]）//有产生式

{t=10*i+j;

//计算产生式在数组中的位置

doforpush（t）;

continue;

else//没有产生式

{right=0;

//出错

break;

}

else//当前比较字符为'

if（curtocmp!

=curchar）

//出错

elsebreak;

//正确

else//当前字符为终结符

{right=0;

break;

else

{next（）;

//读取下一个字符

continue;

if（a>

1）returnc;

elsereturnbian1;

因为在推导过程中，会一并完成产生式后面附加的语义动作，所以这两部分是一起做的。

另外，在LL

（1）分析过程中，会出现错误信息，如字符不匹配，或字符没有出现在产生式终结符集VT中，或没有找到合适的候选产生式来做进一步推导，会调用相应的出错处理函数err（f）。

另外，此函数是递归实现，结束标志是f!

=0，即成功或失败。

6.中间代码形式的描述及中间代码序列的结构设计

四元式是一种比较普遍采用的中间代码形式。

四元式的四个组成部分是：

操作

符OP，第一个和第二个运算对象ARG1和ARG2及运算结果RESULT。

运算对象和运算

结果有时指用户自己定义的变量，有时指编译程序引进的临时变量。

例a:

=b*c+b*d的四元式表示如下：

（1）（*,b,c,t1）

（2）（*,b,d,t2）

（3）（+,t1,t2,t3）

（4）（:

=,t3,-,a）

7.语义分析及中间代码输出

根据上面给出的属性文法所规定的翻译方案，即可对输入的程序进行相应的语义

分析。

对于中间代码部分，题目是以四元式的形式输出。

对于四元式形式，在学习编译

原理的时候接触的是比较多的了，所以是比较熟悉了。

而对于跳转语句，条件跳转如jump

L1的四元式形式为（jump,-,-,L1）；

而其对应的三地址形式为gotoL1。

而对于条件跳

转语句，则四元式为（jrop，a，b，L1）。

产生跳转的主要有三个地方，第一，就是if条件成立，则跳转到then后面的语

句；

第二，执行完then后面的语句后跳转到程序的出口；

第三，就是if条件不成立则跳转到else后面的语句。

在判断完if后面的条件后，保存这个布尔值，并产生跳转地址，这时，应该继续向前读取，如果碰到then这个关键字，则回填地址到then前面，否则报错。

关键是回填地址的那个函数一定要写准确。

在有跳转的语句后面，一定要有跳

转的地址，即要跳到什么地方。

产生跳转的语句有在token这个结构体中有个地址域，用来保存转向的地址。

而在产生运算结果的语句中，token这个结构体中有个result域，用来保存这个结果。

/产生数值语句的四元式

voidAD_RESULT（intnlabel,OpKindnop,charnpar1,charnpar2,charnresult）

{quad[quad_len].label=nlabel;

quad[quad_len].op=nop;

quad[quad_len].par1=npar1;

quad[quad_len].par2=npar2;

quad[quad_len].result=nresult;

quad_len++;

//产生跳转地址的四元式

voidAD_ADDRESS（intnlabel,OpKindnop,charnpa