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1、第2章 PL/0编译程序,2.1 PL/0语言和类pcode的描述 2.2 PL/0编译程序的结构 2.3 PL/0编译程序的语法语义分析 2.4 PL/0编译程序的错误处理 2.5 类pcode代码解释器 本章目的：以PL/0为实例,学习编译程序实现的基本步骤和相关技术,PL/0编译程序,PL/0编译程序,PL/0 语言程序,类 pcode 代吗,源语言(PL/0) 目标语言(类 pcode) 实现语言（pascal),PL/0,类 pcode,pascal,PL/0编译程序,类 pcode解释程序,类 pcode代码,PL/0源程序,输入,输出,PL/0编译系统的结构框架,PL/0语言,P
2、L/0程序示例 PL/0的语法描述图 PL/0语言文法的EBNF表示 PL/0语言：PASCAL语言的子集,PL/0程序示例,CONST A=10; （* 常量说明部分 *） VAR B,C; （* 变量说明部分 *） PROCEDURE P; （* 过程说明部分 *） VAR D; PROCEDURE Q; VAR X; BEGIN READ(X); D:=X; WHILE X#0 DO CALL P; END; BEGIN WRITE(D); CALL Q; END; BEGIN CALL P; END.,Q的过程体,p的过程体,主程序体,程序,分程序,.,内的文字表示非终结符,或,内的文
3、字或符号表示终结符,const,ident,number,=,;,var,ident,;,;,procedure,ident,;,分程序,语句,分程序,PL/0语言文法的EBNF表示,EBNF 引入的符号(元符号)： 用左右尖括号括起来的语法成分为非终结符= () 定义为 =() 的左部由右部定义 | 或 表示花括号内的语法成分可重复任意次或限 定次数 表示方括号内的语法成分为任选项( ) 表示圆括号内的成分优先,例：用EBNF描述的定义 ：=+|-=0|1|2|3|4|5|6|7|8|9 或更好的写法 =+|-|0=1|2|3|4|5|6|7|8|9 =0|,PL/0语言是PASCAL语言的
4、子集,同PASCAL 作用域规则（内层可引用包围它的外层定义的标识符），上下文约束， 过程可嵌套定义，可递归调用 子集 数据类型,只有整型 数据结构 ,只有简变和常数 数字最多为14位 标识符的有效长度是10 语句种类 过程最多可嵌套三层,目标代码类pcode,目标代码类pcode是一种假想栈式计算机的汇编语言。 指令格式：,f l a,f功能码 l层次差 （标识符引用层减去定义层） a根据不同的指令有所区别,指 令 功 能 表,const a=10;var b,c;procedure p; begin c:=b+a; end;begin read(b); while b#0 do begin
5、 call p; write(2*c); read(b); endend.,( 0) jmp 0 8 转向主程序入口 ( 1) jmp 0 2 转向过程p入口 ( 2) int 0 3 过程p入口,为过程p开辟空间 ( 3) lod 1 3 取变量b的值到栈顶 ( 4) lit 0 10 取常数10到栈顶 ( 5) opr 0 2 次栈顶与栈顶相加 ( 6) sto 1 4 栈顶值送变量c中 ( 7) opr 0 0 退栈并返回调用点(16) ( 8) int 0 5 主程序入口开辟5个栈空间 ( 9) opr 0 16 从命令行读入值置于栈顶 (10) sto 0 3 将栈顶值存入变量b中
6、(11) lod 0 3 将变量b的值取至栈顶 (12) lit 0 0 将常数值0进栈 (13) opr 0 9 次栈顶与栈顶是否不等 (14) jpc 0 24 等时转(24)（条件不满足转） (15) cal 0 2 调用过程p (16) lit 0 2 常数值2进栈 (17) lod 0 4 将变量c的值取至栈顶 (18) opr 0 4 次栈顶与栈顶相乘(2*c) (19) opr 0 14 栈顶值输出至屏幕 (20) opr 0 15 换行 (21) opr 0 16 从命令行读取值到栈顶 (22) sto 0 3 栈顶值送变量b中 (23) jmp 0 11 无条件转到循环入口(
7、11) (24) opr 0 0 结束退栈,PL/0编译程序的结构,词法分析程序,语法语义分析程序,代码生成程序,表格管理程序,出错处理程序,PL/0源程序,目标程序,PL/0编译程序的总体设计,其编译过程采用一趟扫描方式 以语法、语义分析程序为核心 词法分析程序和代码生成程序都作为一个过程，当语法分析需要读单词时就调用词法分析程序，而当语法、语义分析正确，需要生成相应的目标代码时，则调用代码生成程序。 表格管理程序实现变量，常量和过程标识符的信息的登录与查找。 出错处理程序，对词法和语法、语义分析遇到的错误给出在源程序中出错的位置和与错误 性质有关的编号，并进行错误恢复。,PL/0编译程序词
8、法分析的设计与实现,识别的单词： 保留字或关键字：如：BEGIN、 END、 IF、 THEN等 运算符： 如：+、-、*、/、：=、#、=、=等 标识符： 用户定义的变量名、常数名、过程名 常数： 如：10、25、100等整数 界符： 如：,、. 、; 、( 、)等,词法分析过程GETSYM所要完成的任务： 读源程序（getch) 滤空格 识别保留字 识别标识符 拼数 识别单字符单词 拼双字符单词,词法分析过程:GETSYM框图（见教材图2.5） 程序（ procedure getsym） 当识别到标识符时先查保留字表 保留字表：（ begin (* main * ) ） word1:=be
9、gin ；word2:=call ； . word13:=write ； 查到时找到相应的内部表示 Wsym1:=beginsym; wsym2:=callsym； wsym13:=writesym；,字符对应的单词表： ssym+:=plus; ssym-:=minus; ssym;:=semicolon; 词法分析如何把单词传递给语法分析 type symbol=(nul,ident,number,plus,varsym,procsym)； 3个全程量 sym:symbol; id:alfa; num:integer;,通过三个全程量 SYM 、ID和NUM 将识别出的单词信息传递给语法分
10、析程序。 SYM：存放单词的类别 如：有程序段落为： begin initial := 60；end 对应单词翻译后变为： begin beginsym, initial ident, := becomes, 60 number, ； semicolon， end endsym 。 ID： 存放用户所定义的标识符的值 如： initial （在SYM中放ident，在ID中放initial） NUM：存放用户定义的数 如：60 （在SYM中放在number在NUM中放60）,使用状态转换图实现词法分析程序的设计方法,词法分析程序的设计-使用状态转换图实现,表示状态，对应每个状态编一段程序，每个
11、状态调用取字符程序，根据当前字符转到不同的状态，并做相应操作。,表示终态，已识别出一个单词。,PL/0编译程序语法语义分析 PL/0编译程序语法分析的设计与实现,自顶向下的语法分析 递归子程序法,程序,分程序,.,const,ident,number,=,;,var,ident,;,;,procedure,ident,;,分程序,语句,分程序,ident,read,end,;,语句,表达式,：=,begin,语句,语句,),(,ident,自顶向下的语法分析,VAR A; BEGIN READ(A) END., . VAR ； A BEGIN END READ （ ） A,为文法的 开始符号，
12、以开 始符号作为根结 点构造一棵倒挂 着的语法树。,递归子程序法,递归子程序法：对应每个非终结符语法单元，编一个独立的处理过程（或子程序）。语法分析从读入第一个单词开始，由非终结符（即开始符）出发，沿语法描述图箭头所指出的方向进行分析。当遇到非终结符时，则调用相应的处理过程，从语法描述图看，也就进入了一个语法单元，再沿当前所进入的语法单元所指箭头方向继续进行分析。当遇到描述图中是终结符时，则判断当前读入的单词是否与图中的终结符相匹配，若匹配，再读取下一个单词继续分析。遇到分支点时，将当前的单词与分支点上多个终结符逐个相比较，若都不匹配时可能是进入下一个非终结符语法单位或是出错。,程序 pl0,
13、分程序 block,语句 statement,条件 condition,表达式expression,项 term,因子 factor,语 法 调 用 关 系 图,编译程序总体流程图,PL/0编译程序语义分析的设计与实现,PL/0编译程序语法、语义分析的的核心程序是BLOCK过程， 说明部分的分析与处理 表格管理 过程体(语句）的分析与处理,说明部分的分析与处理,对每个过程（含主程序）说明的对象（变量，常量和过程）造符号表 登录标识符的属性。 标识符的属性:种类，所在层次,值和分配的相对位置。 登录信息由ENTER过程完成。,例程序说明部分为：CONST A=35，B=49； VAR C，D，E
14、； PROCEDURE P； VAR G ；,符号表,名字 种类 层次/值 地址 存储空间,对应名字表,tx ：table表的下标指针,是以值参数形式使用的。 dx: 计算每个变量在运行栈中相对本过程基地址的偏移量 ，放在table表中的adr域，生成目标代码时再放在code中的a域,过程体的处理,对语句进行语法分析 语义分析 当遇到标识符的引用时就调用POSITION函数查TABLE表，看是否有过正确定义，若已有，则从表中取相应的有关信息，供代码的生成使用。若无定义则错。 当语法语义正确时，就生成相应语句功能的目标代码,代码生成,代码生成是由过程GEN完成。 GEN有3个参数，分别代表目标代
15、码的功能码，层差和位移量。例如 gen(opr,0,16); gen(sto,lev-level,adr) lev：当前处理的过程层次 level：被引用变量或过程所在层次 CX：为目标代码code数组的下标指针,PL/0编译程序错误处理的实现,对语法错误的两种处理方法：(1) 对于易于校正的错误，如丢了逗号，分号等，指出出错位置，加以校正，继续进行分析。(2) 对于难于校正的错误，给出错误的位置与性质，跳过后面的一些单词，直到下一个可以进行正常语法分析的语法单位。,在进入某个语法单位时，调用TEST,检查当前符号是否属于该语法单位的开始符号集合。若不属于，则滤去开始符号和后继符号集合外的所有符号。 在语法单位分析结束时，调用TEST,检查当前符号是否属于调用该语法单位时应有的后继符号集合。若不属于，则滤去后继符号和开始符号集合外的所有符号。, TEST TEST,类pcode代码解释器的实现,类pcode解释器的结构 目标代码解释执行时数据栈的布局（运行栈的存储分配）,类pcode解释器的结构,目标代码存放在数组CODE中。 解释程序定义一个一维整型数组S作为运行栈 栈顶
