编译原理课程设计(if-else条件语句翻译-三地址-简单优先法)

课程设计任务书题目:IF-ELSE条件语句的翻译程序设计（简单优先法、输出三地址表示）初始条件：理论：学完编译课程，掌握一种计算机高级语言的使用。实践：计算机实验室提供计算机及软件环境。如果自己有计算机可以在其上进行设计。要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）（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三地址表示的描述。（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。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：2013年月日系主任（或责任教师）签名：2013年月日IF-ELSE条件语句的翻译程序设计（简单优先法、输出三地址表示）1系统描述1.1题目IF-ELSE条件语句的翻译程序设计（简单优先法、输出三地址表示）1.2．目的通过设计、编制、调试一个条件语句的语法及语义分析程序，加深对语法及语义分析原理的理解，并实现词法分析程序对单词序列的词法检查和分析。1.3．设计内容及步骤对条件语句：IF〈布尔表达式〉THEN〈赋值语句〉ELSE〈赋值语句〉（1）按给定的题目写出符合语法分析方法要求的文法和属性文法描述。（2）按给定的题目给出语法分析方法的思想及分析表设计。（3）按给定的题目给出中间代码序列的结构设计。（4）完成相应的词法分析、语法分析和语义分析程序设计。（5）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。2文法及属性文法的描述2.1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G[S]如下所示：(1)S-CM(2)S-TM(3)M-beginLend(4)C-ifBthen(5)T-CMelse其中非终结符B为布尔表达式，其文法G[B]如下：(1)B-B1orB2(2)B-B1andB2(3)B-notB1(4)B-(B1)(5)B-id1ropid2(6)B-true(7)B-false而在文法G[S]中非终结符L表示赋值语句块，其文法G[L]如下：(1)L-L1A;(2)L-A;(3)A-id=M(4)M-E(5)E-E1+E2(6)E-E1*E2(7)E--E1(8)E-(E1)(9)E-id2.2属性文法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[1]。2.2.1语义变量和语义动作说明对于文法G[L],首先对id表示的单词定义一属性id.name，用做语义变量，用Lookup（id.name）语义函数审查id.name是否出现在符号表中，如在，则返回一指向该登陆项的指针，否则返回nil。语义过程emit表示输出四元是到输出文件上。语义过程newtmp表示生产一临时变量，每调用一次，生成一新的临时变量。语义变量E.place，表示存放E值的变量名在符号表的登陆项或一整数码（若此变量时一个临时变量）[2]，2.2.1给出了翻译赋值语句块到三地址的语义描述。2.2.1G[S]的属性文法为：(1)S-CM{S.chain:=merge(C.chain,M.chain)}(2)S-TM{S.chain:=merge(T.chain,M.chain)}(3)M-beginLend{M.chain:=L.chain}(4)C-ifBthen{bakpatch(B.true,nextstat)C.chain:=B.false}(5)T-CMelse{q:=nextstatemit(‘GOTO’--)backpatch(C.chain,nextstat)T.chain:=merge(M.chain,q)}2.2.2G[B]的属性文法为：(1)B-B1orB2{backpatch(B1.false,B2.codebgin);B.codebegin:=B1.codebegin;B.true:=merge(B1.true,B2.true);B.false:=B2.false}(2)B-B1andB2{backpatch(B1.true,B2.codebegin);B.codebegin:=B1.codebegin;B.true:=B2.true;B.false:=merge(B1.false,B2.false);}(3)B-notB1{B.true:=B1.false;B.codebegin:=B1.codebegin;B.false:=B1.true;}(4)B-(B1){B.true:=B1.true;B.codebegin:=B1.codebegin;B.false:=B1.false;}(5)B-id1ropid2{B.true:=nextstat;B.codebegin:=nextstat;B.false:=nextstat+1;emit(‘if’id1.place‘rop’id2.place‘goto’--);emit(‘goto’--)}(6)B-true{B.true:=nextstat;B.codebegin:=nextstat;emit(‘goto’--)}(7)B-false{B.false:=nextstat;B.codebegin:=nextstat;emit(‘goto’--)}其中nextstat给出在输出序列中下一三地址式子的序号。emit过程没调用一次，nextstat增加12.2.3G[L]的属性文法为：(1)L-L1A;{L.chain:=A.chain}(2)L-A;{L.chain:=A.chain}(3)A-id:=M{p:=lookup(id.name);ifp≠nilthenemit(p‘:=’E.place);elseerror}(4)M-E{}(5)E-E1+E2{E.place:=newtemp；emit(E.place‘:=’E1.place‘+’E2.place)}(6)E-E1*E2{E.place:=newtemp;emit(E.place‘:=’E1.place‘*’E2.palce)}(7)E--E1{E.palce:=newtemp;emit(E.place‘:=’‘minus’E1.place)}(8)E-(E1){E.place:=E1.place}(9)E-id(6)A-num{p:=lookup(id.name);ifp≠nilthenE.palce:=pelseerror}3语法分析方法描述及语法分析表设计3.1简单优先法的定义构造及优缺点3.1.1简单优先法定义构造一个文法G，若它不含产生式，也不含任何右部相同的不同产生式，并且它的任何符号对(X,Y)，或者没有关系，或者存在下述三种关系：=、、之一，则称该文法是一个简单优先文法。A)X=Y当且仅当G中含有形如P…XY…的产生式B)XY当且仅当G中含有形如P…XQ…的产生式，其中Q为非终结符，且QY...C)XY当且仅当Y为G的终结符，G中含有形如P…QR…的产生式，其中Q，R为非终结符，且Q…X，YFirst(R)D)对任何X，若文法开始符号SX…，则#X，若S…X，则X#。[3]3.1.2简单优先法的优缺点优点：准确、规范，技术简单。缺点：适用的范围小，构造的分析表太大，分析效率较低。3.2语法分析为实现简单优先算法,可以使用工作栈.用以寄存操作数或运算结果.算法的基本思想是:(1)置初始状态：S(1):=‘#’,i:=1,j:=1(2)若S(i)与T(j)无任何关系，则出错停机(3)若S(i)=T(j)或S(i)〈T(j)，则把T(j)送入S栈中，读下一符，转（2）。(4)若S(i)〉T(j)，则从S栈顶开始往前栈串Sj1,Sj1+1,…,Si其中Sj1为第一个使Sj1-1〈Sj1,然后用Sj1,Sj1+1,…Si去查生产式表，若查到有相同右部的产生式即U→Sj1,Sj1+1,…Si，则从栈中退掉子串Sj1,Sj1+1,…Si，并把U进栈；然后转(2)。若查不到转出错处理。(5)若T(j)=‘#’,并且S栈的内容为#Z(Z为文法开始符号)则正确停机。否则，出错停机。3.3语法分析表设计3.3.1G[S]的优先关系表如表1：表1G[S]的优先关系矩阵SCTMbeginLendifBthenelse#SC=T=M=begin=Lendif=B=thenelse#注：表中空白表示无优先关系，分析过程中查找到无优先关系的两个文法符号则表示出错，下同。3.3.2G[B]的优先关系表如表2：表2G[B]的优先关系矩阵Borandnot()idroptruefasle#B===orandnot()id=rop=truefalse#注：表中id代表标识符，rop代表关系运算符,下同。3.3.2G[L]的优先关系表如表3：表3G[L]的优先关系矩阵LA;:=()id+-ME*#L=A=;:==(=)id=+=-=ME===*=#4.中间代码形式的描述及中间代码序列的结构设计4.1中间代码形式描述此设计要求使用的是三地址的中间代码,三地址代码是由下面一般形式构成的语句序列:x:=yopz;其中x,y,z为变量名,常数或编译时产生的临时变量;op代表运算符号如标点,浮点运算符号等等。每个语句的右边只能有一个运算符。表达式x+y*z翻译成的三地址语句序列是：t1:=y*zt2:=x+t1常用的三地址语句有：赋值语句x:=yopz，x:=opy，x:=y无条件转移gotoL条件转移ifxrelopygotoL过程调用paramx和callp,n过程返回returny索引赋值x:=y[i]和x[i]:=y地址和指针赋值x:=&y，x:=*y和*x:=y4.2中间代码序列的结构设计本次课程设计采用四元式的中间代码形式，例如赋值语句x：=y*z*a的三地址表示如下：001:T1:=a*z002:T2:=T1*y003:x:=T2if-else语句块：ifabandcdthenbeginp=q+r+s;c=w;end的三地址表示如下：001:ifabgoto3002:goto--003:ifcdgoto5004:goto--005:T1:=s+r006:T2:=T1+q007:p:=T2008:c:=w其中前面的数字表示三地址的序列号或者说是中间代码的地址，Ti为中间代码翻译过程中产生的临时变量，符号‘—’，表示在后续的翻译过程中