《编译原理》课程实验指导书
（Compiler Principle）
目录
序言................................................................................................................................ 1 一、实验安排 ............................................................................................................... 2 第一阶段：编译器的词法分析 ................................................................................ 2 第二阶段：编译器的语法分析 ................................................................................ 2 第三阶段：编译器的代码生成 ................................................................................ 3 二、考核方式及评定标准 ........................................................................................... 4 三、参考资料与编译器分析 ....................................................................................... 4 第一部分 PL语言及其编译器 ................................................................................ 4 1. PL语言介绍 ..................................................................................................... 4
1.1 PL语言的语法图 .................................................................................... 5 2. PL语言编译器 ................................................................................................. 8
2.1 词法分析 ................................................................................................. 9 2.2 语法分析.................................................................................................. 9 2.3 语义分析................................................................................................ 11 2.4 代码生成................................................................................................ 11 2.5 代码执行................................................................................................ 13 2.6 错误诊断处理........................................................................................ 15 2.7 符号表管理............................................................................................ 17 2.8 其他 ....................................................................................................... 18 第二部分 上机实验要求 ........................................................................................ 19 第三部分 PL语言编译器源程序与示例 .............................................................. 21 1．示例与结果表示 ........................................................................................... 21
1.1 PL语言源程序 ..................................................................................... 21 1.2 生成的代码（片段） .......................................................................... 28 2. PL语言编译器源程序 .................................................................................... 28
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序言
本《编译原理》实验，其目的是让大家动手设计和实现一个规模适中的语言的编译器，该编译器不仅涉及编译程序的各个阶段，而且也强调了编译的总体设计、各个阶段的接口安排等等。
通过上机实践，来设计这个相对完整的编译器，一方面可以使同学们增加对编译程序的整体认识和了解——巩固《编译原理》课程所学知识，另一方面，通过上机练习，学生也可以学到很多程序调试技巧和设计大型程序一般的原则，如模块接口的协调，数据结构的合理选择等等。
为了使学生能尽早动手实践，我们建议把实践分成三部分，首先阅读本教程第一部分，在这部分就PL语言的语法及其编译程序的各个阶段作了简单介绍，以便对PL编译程序有个初步的印象。其次要认真阅读理解第三部分所给出的PL编译器源程序及示例，使上一阶段的初步印象得以加深、具体化。最后按照第二部分的实验要求扩充PL语言的功能并加以实现。
具体操作时分成三个阶段：词法分析、语法分析及代码生成。最后再统一组装成一个完整的PL编译器，并适当进行改进、补充。
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一、实验安排
第一阶段：编译器的词法分析
学时：2
（一）、实验目的：通过阅读PL的语法图，设计、编制并调试一个PL词法分析程序，加深对词法分析原理的理解。 （二）、实验内容：
PL的词法分析器将要完成以下工作：
（1） 跳过分隔符（如空格，回车，制表符）；
（2） 识别诸如begin，end，if，while等保留字；
（3） 识别非保留字的一般标识符，此标识符值（字符序列）赋给全局量id，而全局量
sym赋值为SYM_IDENTIFIER。
（4） 识别数字序列，当前值赋给全局量NUM，sym则置为SYM_NUMBER；
（5） 识别:=，<=，>=之类的特殊符号，全局量sym则分别被赋值为SYM_BECOMES，
SYM_LEQ，SYM_GEQ等。
相关过程（函数）有getsym()，getch()，其中getch()为获取单个字符的过程，除此之外，它还完成：
（1） 识别且跳过行结束符；
（2） 将输入源文件复写到输出文件；
（3） 产生一份程序列表，输出相应行号或指令计数器的值。
第二阶段：编译器的语法分析
学时：4
（一）、实验目的：掌握PL语言编译器的语法分析程序设计与LL（1）文法应用的实现方法。 （二）、实验内容：
采用递归下降的方法来设计PL/0编译器，证明PL/0语言属于LL（1）文法。然后结合语法图编写（递归下降）语法分析程序的一般方法，具体方面有：
（1） 用合适的替换将语法约化成尽可能少的单个图；
（2） 将每一个图按下面的规则（3）-（7）翻译成一个过程说明； （3） 顺序图对应复合语句： （4） 选择： （5） 循环
（6） 表示另一个图A的图： （7） 表示终结符的单元图： 相关过程有：
block(), constdeclaration(), vardeclaration(), statement(), condition(), expression(), term(), factor()等。
并画出它们之间依赖关系图，并在此基础上实现程序的编制。 并适当进行语义分析的相关检查：
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（1） 是否存在标识符先引用未声明的情况； （2） 是否存在己声明的标识符的错误引用； （3） 是否存在一般标识符的多重声明。
第三阶段：编译器的代码生成
学时：2
（一）、实验目的：掌握PL语言编译器的中间代码生成的程序分析与实现方法，并能对错误进行分析与处理。 （二）、实验内容：
为了使我们的编译程序保持适当简单的水平，不致陷入与本课程无关的实际机器的特有性质的考虑中去，我们假想有台适合PL程序运行的计算机，我们称之为PL处理机。PL处理机顺序解释生成的目标代码。
PL处理机的指令集根据PL语言的要求而设计，它包括以下的指令： （1）LIT /* 将常数置于栈顶 */ （2）LOD /* 将变量值置于栈顶 */ （3）STO /* 将栈顶的值赋与某变量 */ （4）CAL /* 用于过程调用的指令 */
（5）INT /* 在数据栈中分配存贮空间 */
（6）JMP, JPC /* 用于if, while语句的条件或无条件控制转移指令 */ （7）OPR /* 一组算术或逻辑运算指令 */
上述指令的格式由三部分组成：
F L A 其中，f, l, a的含义见下表：
F INT LIT LOD STO CAL JMP JPC OPR
L ——— ——— 层次差 层次差 层次差 ——— ——— ——— 表1 PL 处理机指令
a 常 量 常 量 数据地址 数据地址 程序地址 程序地址 程序地址 运算类别 PL的编译程序为每一条PL源程序的可执行语句生成后缀式目标代码。
另一方面，发现错误，并给出合适的诊断信息且继续编译下去从而发现更多的错误，对于编译程序而言是完全必要的。结合关键字规则、镇定规则，采用策略：先用一些明显的关键符号给它赋初值，然后随着分析子目标的层次深入，逐步补充别的合法符号。并编写子程序去验证之。
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