前面花了兩篇文章來介紹詞法分析和語法分析，接下來才是比較有意思的部分——一個(gè)小型類C編譯器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)（其實(shí)是編譯原理的課程設(shè)計(jì)啦！~）我用的是python2.7.13+PyQt來做的。。。事實(shí)上，正是從編譯原理課程設(shè)計(jì)開始，我開始轉(zhuǎn)戰(zhàn)python，這也算是用python寫的第一個(gè)程序吧^_^局限性肯定是存在的，只要大家從中能get到一點(diǎn)點(diǎn)于自己而言有用的東西我就灰常開森了O(∩_∩)O哈哈~最后，歡迎大家批評(píng)指正！THX~

一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

了解形式語言與自動(dòng)機(jī)理論在計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用，掌握文法的構(gòu)造方法。

了解詞法分析的原理，并掌握利用語法棧對(duì)詞法分析的結(jié)果進(jìn)行自上而下的語法分析的方法。

了解中間代碼的構(gòu)成形式，掌握語法制導(dǎo)的翻譯方法和跳轉(zhuǎn)回填的方法。

了解8086匯編語言的語法，并掌握利用語義分析生成的中間代碼進(jìn)行目標(biāo)代碼生成的方法。

了解一遍完成的、簡單語言的編譯方法。

在上述基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)一個(gè)類C編譯器，要求讀入指定格式的C語言代碼并生成8086匯編代碼。（選擇了含過程調(diào)用的文法）

二、開發(fā)前提

1.開發(fā)語言

選取python作為本次類C編譯器的開發(fā)語言，解釋器為python2.7.13。（不同版本語法有一定的差異）與C++相比如下所示：

1.1 優(yōu)點(diǎn)

python集成了一些基本的字符串操作，具有強(qiáng)大的字符串處理能力。

Python中沒有變量類型定義的概念，變量實(shí)現(xiàn)機(jī)制實(shí)質(zhì)是封裝了的指針，通過使用變量來區(qū)分變量類型，省去了變量類型定義的麻煩

python中提供了list類型和dictionary類型變量的處理方法，通過使用這兩個(gè)類，可以實(shí)現(xiàn)變量的快速索引和查找。

提供了turple元組處理方法，可以用list來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)表。

1.2 缺點(diǎn)

與相比C++而言，Python代碼更簡潔，但是執(zhí)行速度不如C++。

python沒有指針的概念，沒有變量引用的概念，在參數(shù)傳遞時(shí)需要通過數(shù)組來進(jìn)行地址傳遞。

Python對(duì)開發(fā)環(huán)境限制較多。

綜合上述對(duì)比，以及想學(xué)習(xí)一門新的編程語言的想法，我選擇python作為開發(fā)語言。

2、開發(fā)環(huán)境

• pycharm2016 professional+Aconoad2（解釋器為python2.7.13）
• UI界面使用PyQt4(引入工具包）
• 其余使用到的庫均為python的標(biāo)準(zhǔn)庫，主要如下：

import json # 處理格式化數(shù)據(jù)讀入的庫 import collections # 定義元組的庫 import sys # 系統(tǒng)操作庫 import re # 正則表達(dá)式處理庫 import PyQt # 界面采用庫

3. C語言語法規(guī)則

該部分將從目標(biāo)語言的詞法規(guī)則，語法規(guī)則入手，介紹對(duì)對(duì)文法的預(yù)處理過程，為后來代碼的編寫打好了基礎(chǔ)。（PS：這里的目標(biāo)語言就是課程設(shè)計(jì)中所要求的簡易類C語言）

3.1 詞法規(guī)則

關(guān)鍵字：int | void | if | else | while | return

標(biāo)識(shí)符： 字母（字母|數(shù)字）* （注：不與關(guān)鍵字相同）

數(shù)值：數(shù)字（數(shù)字）*

賦值號(hào)： =

算符： + | - | * | / | = | == | > | >= | < | <= | !=

界符： ；

分隔符： ，

注釋號(hào)： /* */ | //

左括號(hào)： （

右括號(hào)： ）

左大括號(hào)： {

右大括號(hào)： }

字母：| a |....| z | A |....| Z |

數(shù)字：0| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |

結(jié)束符：#

3.2 語法規(guī)則

選擇了包含過程調(diào)用的文法1來進(jìn)行本次編譯器的開發(fā)，文法1的詳細(xì)內(nèi)容詳見實(shí)驗(yàn)要求（PS：為了方便我還是貼過來好了），在此主要通過原始文法與處理后文法的對(duì)照，來簡要介紹對(duì)文法1的處理（詳見功能模塊中文法處理部分）

【文法1_包含過程調(diào)用】 （說明： { }中的項(xiàng)表示可重復(fù)若干次） Program ::= <聲明串> <聲明串> ::=<聲明>{<聲明>} <聲明> ::=int <ID> <聲明類型> | void <ID> <函數(shù)聲明> #記下變量類型 <聲明類型>::=<變量聲明> | <函數(shù)聲明> #填入變量表 聲明語句處理模塊 <變量聲明> ::= ; <函數(shù)聲明> ::=’ (‘<形參>’) ‘<語句塊> <形參>::= <參數(shù)列表> | void #新建一張變量表，存儲(chǔ)形參和局部變量 <參數(shù)列表> ::= <參數(shù)> {, <參數(shù)>} <參數(shù)> ::= int <ID> #填入形參和局部變量類型表 定義函數(shù)類（名字，形參，內(nèi)變） <語句塊> ::= ‘{‘<內(nèi)部聲明> <語句串>’}’ <內(nèi)部聲明> ::= 空 | <內(nèi)部變量聲明>{; <內(nèi)部變量聲明>}#內(nèi)變填入剛剛新生成的函數(shù)類 <內(nèi)部變量聲明>::=int <ID> <語句串> ::= <語句>{ <語句> } <語句> ::= <if語句> |< while語句> | <return語句> | <賦值語句> <賦值語句> ::= <ID> =<表達(dá)式>; <return語句> ::= return [ <表達(dá)式> ] （注：[ ]中的項(xiàng)表示可選） <while語句> ::= while ‘( ‘<表達(dá)式> ‘)’ <語句塊> <if語句> ::= if ‘(‘<表達(dá)式>’)’ <語句塊> [ else <語句塊> ]（注：[ ]中的項(xiàng)表示可選） <表達(dá)式>::=<加法表達(dá)式>{ relop <加法表達(dá)式> } （注：relop-> <|<=|>|>=|==|!=） <加法表達(dá)式> ::= <項(xiàng)> {+ <項(xiàng)> | -<項(xiàng)>} <項(xiàng)> ::= <因子> {* <因子> | /<因子>} <因子> ::=num | ‘(‘<表達(dá)式>’)’ |<ID> FTYPE FTYPE ::= <call> | 空 <call> ::=’(’<實(shí)參列表> ’) ’ <實(shí)參> ::=<實(shí)參列表> | 空 <實(shí)參列表> ::= <表達(dá)式>{, <表達(dá)式>} <ID>::=字母(字母|d數(shù)字)* 【程序?qū)嵗?int a; int b; int program(int a,int b,int c) {int i;int j;i=0; if(a>(b+c)){j=a+(b*c+1);}else{j=a;}while(i<=100){i=j*2;}return i; }int demo(int a) {a=a+2;return a*2; }void main(void) {int a;int b;int c;a=3;b=4;c=2;a=program(a,b,demo(c))return; }

4、8086匯編語言語法規(guī)則

8086匯編語言屬于CISC指令集，指令集比較龐大，實(shí)現(xiàn)的功能較多，但指令長短不一。該部分將從8086匯編的代碼結(jié)構(gòu)和語法簡介兩方面來介紹目標(biāo)代碼的語法規(guī)則。

4.1 代碼結(jié)構(gòu)

【數(shù)據(jù)段】 DATA SEGMENT //該段需要聲明程序中所用到的數(shù)據(jù) //嚴(yán)格遵循先定義，后使用，除非采用內(nèi)存分配方式 DATA ENDS【代碼段】 CODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATA // 固定語句,完成代碼段和數(shù)據(jù)段的加載工作PPOCEDURE PROC NEAR //調(diào)用子函數(shù)的代碼段 PPOCEDURE ENDP START: MOV AX,DATA //主函數(shù)段MOV DS,AXEND START CODE ENDS //代碼段結(jié)束標(biāo)志

4.2 語法簡介

8086語言基本指令解釋以及針對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的文法所用到的指令和基本語法解釋如下：

（1）內(nèi)存操作指令

MOV OP1，OP2 PO1<---OP2

寄存器，存儲(chǔ)器，累加器<---寄存器，存儲(chǔ)器，累加器，立即數(shù)

(兼有LOAD和STORE指令的功能)

（2）臨時(shí)變量存儲(chǔ)指令

PUSH 壓棧

POP 出棧

（3）加減運(yùn)算指令

寄存器<---寄存器，存儲(chǔ)器

ADD OP1,OP2 OP1<--OP1+OP2

SUB OP1,OP2 OP1<--OP1-OP2

（4）乘除運(yùn)算指令

MUL OPRD EDX:EAX<--EAX*OPRD

DIV OPRD EDX:EAX/OPRD = 商EAX，余數(shù)EDX

（5）條件跳轉(zhuǎn)指令

CMP OP1，OP2 OP1-OP2

JZ 等于0跳轉(zhuǎn)

JNZ 非0跳轉(zhuǎn)

JG 大于跳轉(zhuǎn)

JGE 大于等于0跳轉(zhuǎn)

JL 小于0跳轉(zhuǎn)

JLE 小于等于0跳轉(zhuǎn)

二、總體設(shè)計(jì)

該部分設(shè)計(jì)主要描述了編譯器的總體架構(gòu)，首先從編譯器的原理和功能模塊兩部分闡述了整個(gè)設(shè)計(jì)，具體如下所示：

1、實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)的指定文法的類C編譯器，故首先需要了解編譯程序的流程，并對(duì)整個(gè)編譯器代碼框架作出布局，具體如下所示：

1.1 編譯程序

編譯程序的流程如下圖所示：

多次提到這個(gè)流程，前邊也有——by hallucination

1.2 文法處理

整個(gè)編譯程序執(zhí)行之前，需要對(duì)給定的文法進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)化為便于計(jì)算機(jī)識(shí)別的形式。此外，還需要將轉(zhuǎn)化后的文法變?yōu)榉螸L(1)的文法，具體處理后的文法如下所示：

• 文法名對(duì)照(肯定要先把推導(dǎo)公式里的漢字轉(zhuǎn)變成英文表示嘛~)

Program：Prog 聲明串：Dstr 聲明：Decl 聲明類型：Type

變量聲明：Vari 函數(shù)聲明：Func 形參：Vpam 參數(shù)列表：Pist

語句塊：Bloc 內(nèi)部聲明：Kdec 內(nèi)部變量聲明：Kdev

語句串：Lstr 賦值語句：Asla 語句：Lang return語句：Rela

表達(dá)式：Expr while語句：Whla if語句：Ifla 加法表達(dá)式：Aexp

FTYPE:FTYP 因子：Fact 項(xiàng)：Item Call:Call

實(shí)參：Rpam 實(shí)參列表：Rist ID:ID

中間變量：Stem/Ptem/Ltem/Rtem/Atem/Itmp/Ftem/Rltm

• 處理后的文法

注：左邊漢字表示的是未處理的文法，右邊帶標(biāo)號(hào)的字符串表示編譯器處理時(shí)采用的文法。

1.3 功能劃分

按照編譯程序的執(zhí)行流程，將整個(gè)編譯器劃分為如下幾個(gè)部分來實(shí)現(xiàn)：

• 類的定義：ClassType.py
• 詞法分析：LEX.py
• 語法分析：SynAly.py
• 語義分析：SemAly.py
• 目標(biāo)代碼生成：CodeGen.py
• 界面生成：compiler.py

其中語法分析模塊調(diào)用詞法分析的結(jié)果，并在執(zhí)行到相應(yīng)的語義動(dòng)作時(shí)調(diào)用語義分析模塊，語義分析模塊在基本塊完成時(shí)調(diào)用目標(biāo)代碼生成模塊生成目標(biāo)代碼。

2.功能模塊

在對(duì)整個(gè)編譯器的原理進(jìn)行分析并完成了文法的處理后，開始詳細(xì)分析整個(gè)編譯器的執(zhí)行流程，并附加上每個(gè)模塊的數(shù)據(jù)流，繪制出系統(tǒng)的功能流程圖如下所示（實(shí)際上也對(duì)系統(tǒng)的開發(fā)模塊做了規(guī)劃）：

整個(gè)編譯器的工作流程圖——by hallucination

內(nèi)容略多。。。。所以，功能設(shè)計(jì)部分就放在下一回再說啦~感謝大家持續(xù)關(guān)注??ヽ(°▽°)ノ?

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的c++ 模板类实现堆栈实验报告_编译原理——小型类C编译器的设计和实现（生成8086汇编代码）之1：问题定义以及总体功能...的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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