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1、 编 译 原 理 实 验 指 导 书别小川 于枫 编 写适用专业：计算机科学与应用江苏科技大学电子信息学院2005年 2月前 言编译原理是计算机专业的一门核心课程，在计算机本科教学中占有十分重要的地位。由于编译原理课程兼有很强的理论性和实践性，并且编译程序构造的算法比较复杂，因而让学生在学习时普遍感到内容抽象、不易理解，难易掌握。但是掌握编译原理的基本理论和设计思想是非常重要的，尤其是将本课程的理论知识与计算机应用中的许多领域紧密联系与广泛应用结合。将有利于学生提高专业素质和适应社会多方面需要的能力。因此，通过理论授课和上机实践，使学生对编译的基本概念、原理和方法有完整的和清楚的理解，并能正确
2、地、熟练地加以运用。通过实验逐步提高学生的编程能力和调试程序的能力以及解决实际问题的能力。使学生培养出扎实的软件开发基本技能，并养成良好的编程风格，为进一步学习后续课程和将来从事应用软件开发奠定良好的基础。实验课时具体内容安排如下：序号实验名称课时必（选）做实验一词法分析设计4必做实验二LL(1)预测分析3必作实验三逆波兰表达式的产生及计算3必作实验四SLR(1)语法分析设计4必做实验五应用DAG进行局部优化4选做一、实验课的性质和目的（1）深刻理解程序语言编译系统的结构及各部分的功能。（2）熟练掌握设计和构造程序语言编译系统的基本原理和技术。（3）能独立编写清晰、工整、结论正确的编译原理的源
3、程序。（4）能学会上机进行正确调试，并进行程序修改。即培养发现程序错误，排除错误的能力和经验。二、实验课的基本要求： （1）掌握编译程序的功能和结构。（2）掌握词法分析器的设计方法与实现步骤加深对讲授内容的理解，尤其是一些语法给定，通过上机实验帮助掌握。（3）掌握语法分析器的设计方法与实现步骤。 （4）掌握符号表和存储空间的组织。 （5）掌握代码优化的作用与实现方法 （6）掌握错误的诊断和校正方法。三、主要实验教学方法实验前，由任课教师落实实验任务，每个学生必须事先独立完成好程序的设计的源程序编写工作。实验课上对疑难点作集中辅导。实验过程中随时针对不同的情况作个别启发式辅导。实验后，学生撰写并
4、提交实验报告。最后，由实验教师根据每个学生的编程、上机调试能力、编程能力和实验结果及实验报告综合评定学生的实验成绩。 四、实验的重点与难点：对词法分析设计、语法分析设计和中间代码的产生、代码优化等是本课程实践性环节的重点和难点。 五、实验教学手段通过本课程的课内实验，使学生上机编程、调试来验证和巩固所学的编译原理理论及概念，逐步掌握词法分析的设计方法及实现技术。软件实验室为为每个学生提供了一台具有WINDOWS 98/XP/NT/2000操作系统的计算机和VC+/VB/JAVA/TC等软件环境。六、实验考核成绩编译原理是一门实践性很强的课程,要求在教学过程中必须十分重视实践性环节，包括平时练习
5、作业、记分作业、上机实验等。尤其是要注重上机实验的重要性，必须通过上机实践才能真正掌握所学的知识和技能，所以要特别强调实验也将作为考核成绩的依据。实验成绩占平时成绩的20%。每次必须完成规定的实验内容，并及时写出实验报告。七、实验报告内容：1实验题目、班级、学号、姓名、完成日期。2写出数据结构及生成的算法描述。3画出算法流程图。4打印出源程序代码和给出测试的结果。5实验的评价、收获与体会。写出在调试过程中出现的问题和解决的措施；分析讨论对策成功或失败的原因。目 录前 言2目 录5实验一:词法分析设计6实验二：LL(1)分析法13实验三：逆波兰式的产生及计算16实验四：LR(1)分析法21实验五
6、：应用DAG进行局部优化26实验一 词法分析设计实验学时：4实验类型：综合实验要求：必修一、实验目的通过本实验的编程实践，使学生了解词法分析的任务，掌握词法分析程序设计的原理和构造方法，使学生对编译的基本概念、原理和方法有完整的和清楚的理解，并能正确地、熟练地运用。二、实验内容用VC+/VB/JAVA语言实现对C语言子集的源程序进行词法分析。通过输入源程序从左到右对字符串进行扫描和分解，依次输出各个单词的内部编码及单词符号自身值；若遇到错误则显示“Error”，然后跳过错误部分继续显示 ；同时进行标识符登记符号表的管理。以下是实现词法分析设计的主要工作：（1）从源程序文件中读入字符。（2）统计
7、行数和列数用于错误单词的定位。（3）删除空格类字符，包括回车、制表符空格。（4）按拼写单词，并用（内码，属性）二元式表示。(属性值token的机内表示)（5）如果发现错误则报告出错（6）根据需要是否填写标识符表供以后各阶段使用。单词的基本分类：u 关键字：由程序语言定义的具有固定意义的标识符。也称为保留字例如 if、 for、while、printf ； 单词种别码为1。u 标识符：用以表示各种名字，如变量名、数组名、函数名；u 常数： 任何数值常数。如 125, 1,0.5,3.1416；u 运算符：+、-、*、/；u 关系运算符： 、=、；u 分界符： ；、，、（、）、；三、词法分析实验设
8、计思想及算法 1、主程序设计考虑：u 程序的说明部分为各种表格和变量安排空间。在具体实现时，将各类单词设计成结构和长度均相同的形式，较短的关键字后面补空。 k数组-关键字表，每个数组元素存放一个关键字（事先构造好关键字表）。s 数组-存放分界符表（可事先构造好分界符表）。为了简单起见，分界符、算术运算符和关系运算符都放在s表中（编程时，应建立算术运算符表和关系运算符表，并且各有类号），合并成一类。 id 和ci 数组分别存放标识符和常数。 instring 数组为输入源程序的单词缓存。 outtoken 记录为输出内部表示缓存。 还有一些为造表填表设置的变量。 u 主程序开始后，先以人工方式输
9、入关键字，造k表；再输入分界符等造 p 表。 u 主程序的工作部分设计成便于调试的循环结构。每个循环处理一个单词；接收键盘上送来的一个单词；调用词法分析过程；输出每个单词的内部码。例如，把每一单词设计成如下形式: (type,pointer)其中type指明单词的种类，例如：Pointer指向本单词存放处的开始位置。还有一些为造表填表设置的变量。 u 主程序开始后，先以人工方式输入关键字，造k表；再输入分界符等造 p 表。 u 主程序的工作部分设计成便于调试的循环结构。每个循环处理一个单词；接收键盘上送来的一个单词；调用词法分析过程；输出每个单词的内部码。例如，把每一单词设计成如下形式: (t
10、ype,pointer)其中type指明单词的种类，例如：Pointer指向本单词存放处的开始位置。词法分析设计流程图2、词法分析过程考虑 u 根据输入单词的第一个字符（有时还需读第二个字符），判断单词类，产生类号：以字符k表示关键字；id表示标识符；ci表示常数；s 表示分界符。 u 对于标识符和常数，需分别与标识符表和常数表中已登记的元素相比较，如表中已有该元素，则记录其在表中的位置，如未出现过，将标识符按顺序填入数组 id 中，将常数变为二进制形式存入数组中 ci 中，并记录其在表中的位置。lexical 过程中嵌有两个小过程：一个名为 getchar，其功能为从 instring 中按
11、顺序取出一个字符，并将其指针 pint 加 1 ；另一个名为 error，当出现错误时，调用这个过程，输出错误编号。u 要求：所有识别出的单词都用两个字节的等长表示，称为内部码。第一个字节为 t ，第二个字节为 i 。 t 为单词的种类。关键字的 t=；分界符的 t=；算术运算符的 t=；关系运算符的 t=；无符号数的 t=；标识符的 t=。i 为该单词在各自表中的指针或内部码值。表 1 为关键字表；表 2 为分界符表；表 3 为算术运算符的 i 值；表 4 为关系运算符的 i 值。 取字符和统计字符行列位置子程序四、实验要求1、编程时注意编程风格：空行的使用、注释的使用、缩进的使用等。2、将
12、标识符填写的相应符号表须提供给编译程序的以后各阶段使用。3、根据测试数据进行测试。测试实例应包括以下三个部分:u 全部合法的输入。u 各种组合的非法输入。u 由记号组成的句子。4、词法分析程序设计要求输出形式:例：输入VC+语言的实例程序：If i=0 then n+;a= 3b %);输出形式为：单词 二元序列 类 型 位置（行，列） （单词种别，单词属性）for (1,for ) 关键字 （1，1） i ( 6,i ) 标识符 （1，2）= ( 4，= ) 关系运算符 （1，3）0 ( 5，0 ) 常数 （1，4）then ( 1，then) 关键字 （1，5）n (6,n ) 标识符 （1，6）+ Error Error （1，7）； ( 2, ; ) 分界符 （1，8）a (6,a ) 标识符 （2，1）= (4,= ) 关系运算符 （2，2）3b Error Error （2，4）% Error Error （2，4）) ( 2, ) ) 分界符 （2，5）； ( 2, ; ) 分界符 （2，6）五、实验步骤1、根据流程图编写出各个模块的源程序代码上机调试。2、 编制好源程序后，设计若干用例对系统进行全面的上机测试，并通过所设计的词法分析程序；直至能
