【實驗代碼及報告地址：Gitee傳送門】（已關閉傳送大門，原因是抄襲過多，如需參考，請直接看博客，雖然下一屆內容會變了）

不擅長寫報告昂，很多地方能省全省了。
助力來年編譯原理加大難度！(hhh)

MiniC語法分析及中間代碼生成

我根據我的實驗報告重置了攻略。

貼個完成時間。

實驗內容

將Mini-C源程序，手工翻譯或用LLVM API翻譯成LLVM IR（一種中間語言），并完成語法檢查。

實驗過程

LLVM IR初識

結合給出的例子，認識并熟悉LLVM IR的語法。
主要涉及了align/alloca/store/load/call/icmp/br等。【可以自行結合代碼展開說說】
主要是根據Mini-C語言翻譯，有兩個地方對我造成了困擾：【相信每個人困擾的點不一樣，自圓其說即可】

1. task2中我一開始將putchar寫進了判斷體中，導致狀態不夠用，不得不移出。
2. task2中涉及標號label。不像asm，llvm的標號上面不能沒有跳轉語句直接順序執行，它必須添加br label %8跳轉。

LLVM IR API

熟悉并使用LLVM IR API，主要涉及了llvm::IRBuilderBase類的API，還有一些Constant、BasicBlock、Type類的API。【可以自行結合代碼展開說說】
難點：【相信每個人的難點不一樣，自圓其說即可】

1. getchar是無參數函數，而builder->CreateCall需要接受1到3個參數，直接傳遞空vector行不通。
   正解：builder->CreateCall(callgetfunc);
2. task2中if-then-else涉及3個基本塊，樣例中是if-then，只涉及兩個模塊。而且并不好理解。
   正解：根據官網的IF-THEN-ELSE寫，它的解釋很好。MyFirstLanguageFrontend/LangImpl05.html#code-generation-for-if-then-else。
3. 一些個人遇到的問題：在進入第三個基本塊我沒有f->getBasicBlockList().push_back(MergeBB);，因為我以為到結尾了可以直接順序執行下去，犯了和關卡1相似的錯誤。沒有寫這一句時，報錯會一直提示then:錯誤，導致我一直沒定位到真正的錯誤位置。

語義分析與中間代碼生成（一）

【因為實在很長，所以實驗報告里我沒有寫過程，只寫了難點。不建議大家這樣做，因為每個人的難點都是不一樣的】
【如果沒話寫，可以著重寫一下“錯誤判斷”部分】

難點

1. 咋聲明變量？(答：抄NExtDefFunDec::codegen的arg聲明)
2. 我怎么知道一個函數里需要解析哪些參數、哪些參數是需要被特殊處理的？(答：看上面的分析，對照parser.y和astnode.h)
3. 咋把分析結果存到變量里面？(答：實驗二里做過，不記得的話，函數聲明如是：builder->CreateStore(Value, alloca);)
4. 咋分析加？(答：實驗二有提示。不記得的話，函數聲明如是：builder->CreateAdd(left, right, "add");)
5. abort怎么炸了，返回之后就提示我core dump？
   答：請檢查是不是把nullptr輸入到一個函數中了，舉個簡單的例子(摘自NAssignment::codegen函數)：
   再檢查是否未初始化指針就直接用了，舉個retValue沒初始化就返回的例子：
   Value* retValue; if(false) retValue=nullptr; return retValue;
6. module找不到，它什么意思？(答：字面意思，找不到就找不到。執行fundec成功了就能找到main)
7. 為了實現功能，我參考函數定義的部分，即ExtDefFunc::codegen，添加了一個繼承屬性type，如函數NDef。
   

調試技巧

1. std::cout調試，定位出錯的位置。
2. cat tokens.txt調試，通過閱讀生成的中間代碼，判斷語義分析的哪一步出了問題，或者根本沒解析出來。
3. vim ./task1case/1.in修改樣例調試。當你覺得是某個邏輯寫得很有問題，但是樣例太長了，中間代碼眼花繚亂，就直接修改樣例。
4. p->parser();輸出語法樹。將main.cpp中的p->parser();注釋掉，再編譯運行樣例，能看到每個樣例完整的語法樹。建議順著語法樹的解析順序，逐個填充codegen，每填充完一個，就去編譯運行試試。

Quick Start

使用頭歌命令行調試

打開頭歌，打開命令行，進入對應的代碼倉庫。

cd /data/workspace/myshixun/llvmexp3

檢查一下當前目錄下的文件。

ls

應該能看到judge_taskx.sh文件，以第三關為例，看一下judge_task1.sh的內容。
具體內容就不貼了，總之是這樣用的：

1. 先編譯(make)成./minic文件，它是一個可執行的文件，用來生成中間代碼LLVM IR。

make

中間代碼LLVM IR：類似于br i1 %shandian7, label %then8, label %ifcont10這種東西。

1. 在代碼倉庫下有測試樣例，以第3關為例，對應task1case。
2. 用minic編譯一個樣例，并將中間代碼（或報錯）存儲至tokens.txt。

./minic ./task1case/0.in > tokens.txt

1. 如果生成中間代碼成功了，cat tokens.txt看一下輸出(你在cpp里寫的std::cout、輸出的報錯Error信息也會在這個txt里)。
2. 如果這是一個正確的中間代碼，而且它需要編譯運行，并接收一定的輸入，請這樣：

echo "你要給程序輸入的值(就是stdin)" > tmp

lli tokens.txt < tmp

正式開始

1. astnode.cpp需要修改的函數

正好十個。

NIdentifier蠻麻煩的，如下：

注：寫第三題的時候可以亂來，寫第五題就得考慮作用域了。

2. astnode.h需要修改的函數

寫第五關的時候發現，VarDec::codegen返回值設為AllocaInst *才行。

3. 一個分析過程

4. 舉幾個典型的例子

4.1. 各種List

直到第五題才能發現的錯誤：注意一個特殊的，NDec::codegen，根據Dec: VarDec | VarDec ASSIGNOP Exp，它的Exp是要用來給VarDec的alloca賦值的，不要只是單純地解析它然后就不管了喔。

4.2 錯誤判斷

++ 錯誤類型 1：變量在使用時未經定義。
思路就是調用的時候找找curNamedValues里有沒有。(摘自NAssignment::codegen函數)

++ 錯誤類型 2：函數在調用時未經定義。
思路就是調用的時候找找theModule里有沒有。(摘自NMethodCall::codegen函數)

++ 錯誤類型 3：變量出現重復定義。
思路就是聲明的時候找找curNamedValues里有沒有。(摘自NExtDefFunDec::codegen函數)

語義分析與中間代碼生成（二）

有了第3關的基礎，第四關明顯簡單了許多。
【實驗報告我依舊只寫了難點，注意口語書面化】
【如果沒話寫，可以著重寫一下“錯誤判斷”部分】

1. astnode.cpp需要修改的函數

只有四個，非常快樂。

注：由于第3關的時候，我順手把NFloat::codegen之類的全部寫好了，所以這里沒有特意標注。
好像有同學找不到Float的取值函數，如下：

2. 難點

2.1 一些函數

出現了很多老師沒給樣例的函數。
如CreateSub、getType()方法、getReturnType()

參考classllvm_1_1IRBuilderBase.html找到CreateSub函數，
參考classllvm_1_1Function.html得知getReturnType()，
參考classllvm_1_1Value.html得知Value有自己的getType()函數。

我是如何查找的？【經驗分享】
例如，我想獲得auto *類型的變量retValue的type。

1. 很自然地寫出了retValue.type的代碼，然后報錯，說retValue是個指針，建議用->來訪問它的成員。
2. 于是訂正為retValue->type，再次報錯，說class llvm::Value *沒有type成員。
3. 那么llvm::Value有什么呢？搜索llvm::Value，跳轉官網，找到getType()函數。
4. 訂正為retValue->getType()，成功。

2.2 NArgs如何解析

引言：

1. 明顯，NArgs對應多個參數，但是它的codegen()只返回一個Value*，這不合適啊！
2. 難道參考List函數的解析方式，修改NArgs::codegen()，依次展開？不行啊，每個返回值都要用，依次展開沒辦法返回回去啊！

正解：參考NFunDec::funcodegen中對NVarList的解析即可。

std::vector<Type *> argsTypes;

std::vector<std::string> argNames;

for (NVarList *item = arguments; item; item = item->nVarList) {

  auto tmp = item->nParamDec.getType();

  argNames.push_back(tmp.first);

  argsTypes.push_back(tmp.second);

}

注意，exp解析得到的Value*的類型，直接用getType就可以取到了，很好寫，不要想太復雜了。

3. 錯誤判斷

++ 錯誤類型 4：函數出現重復定義（即同樣的函數名被多次定義）。

這個老師寫好了。在NFunDec::funcodegen里。

++ 錯誤類型 5：賦值號兩邊的表達式類型不匹配。

++ 錯誤類型 6：賦值號左邊出現一個只有右值的表達式。

++ 錯誤類型 7：return 語句的返回類型與函數定義的返回類型不匹配。

++ 銷誤類型 8：函數調用時實參與形參的數目或類型不匹配。

沒什么好說的叭，能寫出第三題沒理由寫不出錯誤判斷。

語義分析與中間代碼生成（三）

【報告只寫了分析思路部分】

1. astnode.cpp需要修改的函數

主要是因為我前面偷懶偷得比較多，所以改動也很多。

2. astnode.h需要修改的函數

這個地方真的是，我沒太動腦，返回值設錯了一通亂解析。

3. 分析思路

首先看樣例：

這個題沒有涉及任何錯誤判斷，需要完成的是算術運算+-*/和邏輯符號||，以及三個結構：if/ifelse/while。

3.1 if-else結構

其中ifelse結構直接參考實驗2的，對應的是NIfElseStmt::codegen，應該沒什么好說的吧。寫了這個之后樣例1就都過了。

樣例1：

int read(){

	int a=0;

	a = getchar();

	return a - 48;

}

int main(){

	int m,n;

	int i=48;

	m = read();

	n = read();

    if(m == n ){

        putchar(i);

    }else{

        i = i + 1;

        putchar(i);

    }

    i = i + 1;

    putchar(i);

	return 0;

}

3.2 變量的作用域問題

因為一些因素，我沒有用樣例分析，而是用了更復雜的深層結構，分析以及偽代碼如下。

3.3 或運算||的解析

提示：用基本塊。多看看生成的中間代碼和預期的區別。

貼一下報錯，這個報錯是因為while循環過多棧炸了，可能是因為條件判斷寫得有問題，心態穩住。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【HUST】网安｜编译原理实验｜实验四攻略的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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