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1、目录1 系统描述（问题域描述）21.1目的21.2设计步骤21.3系统体系结构描述22 文法及属性文法的描述32.1文法32.2属性文法33 语法分析方法描述及语法分析表设计53.1语法分析方法53.2语法分析表设计64中间代码形式的描述及中间代码序列的结构设计64.1中间代码形式描述64.2中间代码序列的结构设计75 编译系统的概要设计75.1系统分析75.1.1词法分析75.1.2语法分析85.1.3中间代码生成85.2概要设计95.2.1系统总体设计图95.2.2数据结构96 详细的算法描述（流程图或伪代码）106.1词法分析106.2语法分析117 软件的测试方法和测试结果127.1软
2、件测试方法127.2测试结果127.2.1简单for循环语句（无嵌套）127.2.2 for循环嵌套语句148 研制报告168.1研制过程168.2对本设计特点和不足的评价168.3收获与体会179 参考文献（按公开发表的规范书写）17FOR循环语句的翻译程序设计（递归下降法、输出四元式）1 系统描述（问题域描述）1.1目的通过设计、编辑、调试和运行一个 对for 循环语句进行词法分析、语法及语义分析的编译程序，并通过对实验用例的测试来更加深刻的理解语言编译的过程和原理。从而达到在理论学习的基础上，对本课程有一个更深的掌握。1.2设计步骤对循环语句：for表达式；循环条件；表达式赋值语句（赋值
3、语句中可以嵌套更多的for循环语句）（1） 设计符合自身语法分析方法要求的文法和属性文法。 （2） 设计对for循环语句进行词法分析的函数，输出单词序列。（3） 设计递归下降法对文法进行语法分析。（4） 对源文件进行语法分析同时对源文件进行语义处理。（5） 设计中间代码格式并输出四地址中间代码到文件中保存。 （6） 对源文件中的错误进行输出。1.3系统体系结构描述源文件词法分析语法分析中间代码文件管理 本系统包括两大部分：词法分析和语法分析；系统中还包含了一个文件管理的连接件，实现对词法分析结果和中间代码的输出保存功能。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（
4、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。for 循环语句的文法如下所示：1)S-for(W)Sx 2)W-A;W13)W1-B;W2 4)W2-A5)Sx-Ax 6)Sx-Am7)Am-AmAx 8)Am-Ax2.2属性文法递归下降法的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 Aa 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，c
5、k）。其中 f 是一个函数，b和c1，c2，ck是该产生式的文法符号的属性。并有如下规则：（1）如果b 是 A 的一个属性，c1，c2，ck 是产生式右边文法符号的属性或A的其他属性，则称b是A的综合属性。（2）如果b是产生式右部某文法符号X的一个属性，并且c1，c2，ck 是A或产生式右边任何文法符号的属性，则称b是文法符号X的继承属性。for循环语句的属性文法为：产生式属性文法S-for(W)Sxemit(1);/生成最后一个jumpbackpatch(nextstat,LastGotoAddress);/回填最后jump;backpatch(W.FalseOrEnd ,nextstat)
6、;/B为假跳到最后一个语句W1-B;W2backpatch(B.TrueOrChain , W2.TrueOrChain ); backpatch(W2.FalseOrEnd , B.codeBegin );W2-Aemit(4);/输出跳转W2.TrueOrChain = nextstat;W2.FalseOrEnd = nextstat-1;Sx-Am去掉B-B1|Lbackpatch(B1.FalseOrEnd, L.codeBegin );/回填B.codeBegin =B1.codeBegin ;B.TrueOrChain=chainMerge(B1.TrueOrChain, L.T
7、rueOrChain);B.FalseOrEnd = L.FalseOrEnd ;LastGotoAddress=nextstat;/记录最后jump回填地址B-LLastGotoAddress=nextstat;/记录最后jump回填地址L-L1&Mbackpatch(L1.TrueOrChain , M.codeBegin );/回填L.codeBegin =L1.codeBegin ;L.TrueOrChain =M.TrueOrChain ;L.FalseOrEnd = chainMerge(L1.FalseOrEnd , M.FalseOrEnd );M-!M1M.TrueOrCha
8、in =M1.FalseOrEnd;M. FalseOrEnd =M1。TrueOrChainM.codeBegin =M1.codeBegin ;K-idScidK.TrueOrChain =nextstat;K.codeBegin =nextstat;K.FalseOrEnd = nextstat+1;emit(J+Sc,id,id, );/输出跳转语句emit(jump,-,-, );A-id=Eemit(E,- ,- ,id);/输出赋值语句E-EoperT(oper为+-*/)emit(oper , E , T , temp);/输出表达式3 语法分析方法描述及语法分析表设计3.1语
9、法分析方法递归下降分析方法是一种自顶向下语法分析方法，其目的是从文法的开始符号开始，根据输入字符串进行最左推导，试图推导出给定的字符串。或者说，从根节点（文法开始符号）开始，自上而下，从左到右地为输入字符串建立一棵语法树，并以预先确定的顺序创建语法树的节点。递归下降分析法可能需要回溯，即需要重复地扫描输入。递归子程序法的实现思想是对应每个非终结符编写一个递归过程，每个过程的功能是识别由该非终结符推出的串，当某非终结符的产生式有多个候选式时，能够按照LL（1）形式唯一地确定选择某个候选式进行推导，因此首先要消除左递归。由于递归下降法对每个过程可能存在直接或间接的递归调用，所以对某个过程在退出之前
10、可能又要被调用，因此有些信息需要保留，通常在入口时需保留某些信息，出口时需恢复。由于递归过程是遵循先进后出规律，通常开辟栈来处理。递归调用的语法调用关系图如下图所示：递归调用的语法调用关系图3.2语法分析表设计在对for循环语句进行翻译时，涉及到对赋值表达式和布尔表达式语句的翻译。在文法的描述中给出了算术运算符、关系运算符和逻辑运算符之间的优先级关系，其结合性由下表所示：优先级操作符类型操作对象的个数结合性1（）逻辑运算符左右2!逻辑非运算符单目运算符右左3*,/算术运算符双目运算符左右4+，-算术运算符双目运算符左右5,=关系运算符双目运算符左右6=,!=关系运算符双目运算符左右7&逻辑与运
11、算符双目运算符左右8|逻辑或运算符双目运算符左右9=赋值运算符双目运算符右左4中间代码形式的描述及中间代码序列的结构设计4.1中间代码形式描述常见的中间代码形式有逆波兰记号，三元式，四元式和树形表示。本课程设计输出的中间代码的表示方法是四元式。四元式是一种更接近目标代码的中间代码形式。由于这种形式的中间代码便于优化处理，因此，在目前许多编译程序中得到了广泛的应用。 四元式实际上是一种“三地址语句”的等价表示。它的一般形式为： (op,arg1,arg2,result) 其中，op为一个二元 (也可是一元或零元)运算符；arg1,arg2分别为它的两个运算 (或操作)对象，它们可以是变量、常数或
12、系统定义的临时变量名；运算的结果将放入result中。需要指出的是，每个四元式只能有一个运算符，所以，一个复杂的表达式须由多个四元式构成的序列来表示。例如，表达式A+B*C可写为序列 T1=B*C T2=A+T1 其中，T1，T2是编译系统所产生的临时变量名。当op为一元、零元运算符 (如无条件转移)时，arg2甚至arg1应缺省，即result=op arg1或 op result ；对应的一般形式为： (op,arg1,result) 或 (op,result) 4.2中间代码序列的结构设计对于循环语句：for（语句1；语句2；语句3）表达式，的中间代码序列的结构为：5 编译系统的概要设计
13、5.1系统分析5.1.1词法分析对源程序流进行扫描，每识别出一个单词，若是标识符，则到符号表中查找，如果符号表中没有此标识符的记录，那么将此标识符插入符号表。最后按照单词其所属的类别，把类标识返回，作为语法分析阶段的输入。5.1.2语法分析由文法开始符号对应的子程序控制 for循环语句各个模块的执行顺序，并由文法开始符号对应的子程序递归调用其他的子程序，对各个模块采用自顶向下，自左至右的推导方法完成对输入字符进行匹配的工作，试图推导出与输入符号串一致的文法的句子。5.1.3中间代码生成控制代码的输出形式，以四元式形式输出中间代码5.2概要设计5.2.1系统总体设计图5.2.2数据结构这次课程设
14、计中，在词法分析阶段，用一个KeyWord.txt文件存放所有的关键字，用一个结构体数组tableword table_word100来存放词法分析所输出的单词序列，并将单词序列输出到文件word.txt中。 在语法分析过程中，同样使用一个结构体数组item siyuanshi100来存放语法分析输出的中间代码四元式，并将结果输出到siyuanshi.txt中。KEYIDID ID ID数组tablewordlexptrtokenforEOSiEOShowEOSareEOSyouEOS字符串数组table_word定义字符表的数据结构如下：struct tablewordstring word;int type;/1表示ID，2表示数值常量，3表示字符常量，0表示其它;/*为符号表分配一个存储空间*/tableword t
