编译原理论文

第一篇：编译原理论文

编译原理心得体会

编译原理是计算机专业的一门重要专业课，旨在介绍编译程序构造的一般原理和基本方法，在计算机本科教学中占有十分重要的地位。

该课程理论性与实践性都很强，我们在学习是普遍感到内容非常抽象，不易理解，内容多且繁琐，难以完整、全面地掌握编译原理的有关知识，更不用说灵活运用编译原理知识从事相关设计或应用于其他领域。虽然只有少数人从事编译方面的工作，但是这门课在理论、技术、方法上都对我们提供了系统而有效的训练，有利于提高软件人员的素质和能力。

在我们学习编译原理以前，都认为编译原理只能应用在写程序语言的编译器上,觉得用处不大,学习兴趣不高。而在后来的学习中，我们逐渐认识到计算机专业的学生，除了要会编写程序语言之外，还应该了解它是如何被计算机所识别，这才是真正并且透彻地学习软件。另外，编译器中每一个模块的编写，都能对我们的编程能力的提高有很大帮助。在今后若从事软件工程，这门课程也能够对编写程序有所帮助。

为了能够系统掌握这门专业课，我们把编译原理分为以下几个模块：①语言和文法；②词法分析；③语法分析；④语义分析和中间代码生成；⑤代码优化和目标代码生成。

在学习的开始，我们需要掌握什么是编译，编译分为哪些阶段，编译程序和解释程序的区别等等。在做好了这些方面的准备后，开始了系统的学习。

语言和文法部分的知识包括文法基本概念及文法的二义性。基本概念有文法定义、推导、句型、句子等等。二义性文法是通过画语法树的方法来证明。

词法分析中的重点是有穷自动机DFA的生成以及DFA和正规式与正规文法的关系。还要熟练掌握NFA转换为DFA的方法及DFA的化简。

语法分析包括自上而下和自下而上分析。自上而下分析着重掌握LL(1)文法，自下而上分析重点掌握算符优先文法和LR(0)、SLR（1）文法。

语义分析重点是其功能，中间代码生成和语法制导翻译定义与方法。

最后，优化分为局部优化和循环优化，重点理解一些关键词，如基本块、流图等，要学会自己画出程序流图。用DAG图进行局部优化是重点。

在学习文法时，对文法的组成，用法都较为明了，而在真正做题时却感到十分吃力。例如给出了一个语言，要求写出它的上下文无关文法，就感到十分棘手，所以今后在这方面要加大练习量，以熟练掌握。

而在之后的词法分析和语法分析中，我感到在看基本原理时十分困难，通常要长时间钻研才能够有所了解，而一旦掌握了基本原理，做题时就感到十分顺畅了。例如，在刚接触到LR（0）文法时，我用了大量的时间去学习它的原理，掌握之后，在列LR(0)分析表和写分析过程时，只要思路清晰，就会比较顺畅，而且不会犯错。

下面是我认为的比较有效的学习编译原理的步骤：

1.先利用ANTLR之类的编译器生成工具,做一个小程序(如上面提到的HTML文件转化成纯文本文件的程序),所需知识只是正则表达式的基本知识和生成工具本身的使用方法(可以看联机帮助和网上教程(tutorial)来掌握).这样做的好处是:

1)可以体会到编译原理的实用性,提高学习兴趣

2)入门容易,消除编译原理学习的畏难情绪.3)获得词法分析器和语法分析器的感性认识,有利于加深对理论的理解.4)获得编译器自动生成工具(compiler compiler)的使用经验,提高解决实际问题的能力.(实际工作很多都不是手编而是利用工具的)

2.象ANTLR之类的工具是开源(open source)的,可研究其源码,以便必要时自己手编分析程序.3.回过头来看编译原理教材.这时大概会发现,很多理论很容易懂,剩下的只有上面说的几个难点,多看几遍,重点突破.4.结合教材所附源码,进一步加深对教材的理解。以上就是我对这门课的心得体会。

第二篇：编译原理学习论文（推荐）

编译原理学习论文

班级：09应用（2）班姓名：彭文阳学号：2009081215

大学课程为什么要开设编译原理呢？这门课程关注的是编译器方面的产生原理和技术问题，似乎和计算机的基础领域不沾边，可是编译原理却一直作为大学本科的必修课程，同时也成为了研究生入学考试的必考内容。编译原理及技术从本质上来讲就是一个算法问题而已，当然由于这个问题十分复杂，其解决算法也相对复杂。我们学的数据结构与算法分析也是讲算法的，不过讲的基础算法，换句话说讲的是算法导论，而编译原理这门课程讲的就是比较专注解决一种的算法了。在20世纪50年代，编译器的编写一直被认为是十分困难的事情，第一Fortran的编译器据说花了18年的时间才完成。在人们尝试编写编译器的同时，诞生了许多跟编译相关的理论和技术，而这些理论和技术比一个实际的编译器本身价值更大。就犹如数学家们在解决著名的哥德巴赫猜想一样，虽然没有最终解决问题，但是其间诞生不少名著的相关数论。

推荐参考书

虽然编译理论发展到今天，已经有了比较成熟的部分，但是作为一个大学生来说，要自己写出一个像Turboc C,Java那样的编译器来说还是太难了。不仅写编译器困难，学习编译原理这门课程也比较困难。

正是因为编译原理学习相对困难，那么就要求有好的教师和好的教材。教师方面不是我们能自己更改的，而在教材方面我们却可以按自己的意愿来阅读。我下面推荐几本好的编译原理的教材。我推荐的书籍都是国外的经典教材，因为在国内的教材中，确实还没发现什么让人满意的。

第一本书的原名叫《Compilers Principles,Techniques,and Tools》,另外一个响亮的名字就是龙书。原因是这本书的封面上有条红色的龙，也因为獗臼樵诒嘁朐?砘?×煊蛉肥堤?忻???所以很多国外的学者都直接取名为龙书。最近机械工业出版社已经出版了此书的中文版，名字就叫《编译原理》。该书出的比较早，大概是在85或86年编写完成的，作者之一还是著名的贝尔实验室的科学家。里面讲解的核心编译原理至今都没有变过，所以一直到今天，它的价值都非凡。这本书最大的特点就是一开始就通过一个实际的小例子，把编译原理的大致内容罗列出来，让很多编译原理的初学者很快心里有了个底,也知道为什么会有这些理论，怎么运用这些理论。而这一点是我感觉国内的教材缺乏的东西，所以国内的教材都不是写给愿意自学的读者，总之让人看了半天，却不知道里面的东西有什么用。第二本书的原名叫《Modern Compiler Design》,中文名字叫做《现代编译程序设计》。该书由人民邮电出版社所出。此书比较关注的是编译原理的实践，书中给出了不少的实际程序代码，还有很多实际的编译技术问题等等。此书另外一个特点就是其“现代”而字。在传统的编译原理教材中，你是不可能看到如同Java中的“垃圾回收”等算法的。因为Java这样的解释执行语言是在近几年才流行起来的东西。如果你想深入学习编译原理的理论知识，那

么你肯定得看前面那本龙书，如果你想自己动手做一个先进的编译器，那么你得看这本《现代编译程序设计》。

第三本书就是很多国内的编译原理学者都推荐的那本《编译原理及实践》。或许是这本书引入国内比较早吧，我记得我是在高中就买了这本书，不过也是在前段时间才把整本书看完。此书作为入门教程也的确是个不错的选择。书中给出的编译原理讲解也相当细致，虽然不如前面的龙书那么深入，但是很多地方都是点到为止，作为大学本科教学已经是十分深入了。该书的特点就是注重实践，不过感觉还不如前面那本《现代编译程序设计》的实践味道更重。此书的重点还是在原理上的实践，而非前面那本那样的技术实践。《编译原理及实践》在讲解编译原理的各个部分的同时，也在逐步实践一个现代的编译器Tiny C.等你把整本书看完，差不多自己也可以写一个Tiny C了。作者还对Lex和Yacc这两个常用的编译相关的工具进行了很详细的说明，这一点也是很难在国内的教材中看到的。

推荐了这三本教材，都有英文版和中文版的。很多英文好的同学只喜欢看原版的书，不我的感觉是这三本书的翻译都很不错，没有必要特别去买英文版的。理解理论的实质比理解表面的文字更为重要。

编译原理的实质

前面已经说过，学习编译原理其实也就是学习算法而已，没什么特别的。只不过这些算法的产生已经形成了一套理论。下面我来看看编译原理里面到底有什么高深的理论吧。

几乎每本编译原理的教材都是分成词法分析，语法分析（LL算法，递归下降算法，LR算法），语义分析，运行时环境，中间代码，代码生成，代码优化这些部分。其实现在很多编译原理的教材都是按照85,86出版的那本龙书来安排教学内容的，所以那本龙书的内容格式几乎成了现在编译原理教材的定式，包括国内的教材也是如此。一般来说，大学里面的本科教学是不可能把上面的所有部分都认真讲完的，而是比较偏重于前面几个部分。像代码优化那部分东西，就像个无底洞一样，如果要认真讲，就是单独开一个学期的课也不可能讲得清楚。所以，一般对于本科生，对词法分析和语法分析掌握要求就相对要高一点了。

词法分析相对来说比较简单。可能是词法分析程序本身实现起来很简单吧，很多没有学过编译原理的人也同样可以写出各种各样的词法分析程序。不过编译原理在讲解词法分析的时候，重点把正则表达式和自动机原理加了进来，然后以一种十分标准的方式来讲解词法分析程序的产生。这样的做法道理很明显，就是要让词法分析从程序上升到理论的地步。

语法分析部分就比较麻烦一点了。现在一般有两种语法分析算法，LL自顶向下算法和LR自底向上算法。LL算法还好说，到了LR算法的时候，困难就来了。很多自学编译原理的都是遇到LR算法的理解成问题后就放弃了自学。其实这些东西都是只要大家理解就可以了，又不是像词法分析那样非得自己写出来才算真正的会。像LR算法的语法分析器，一般都是用工具Yacc来生成，实践中完全没有比较自己来实现。对于LL算法中特殊的递归下降算法，因为其实践十分简单，那么就应该要求每个学生都能自己写。当然，现在也有不少

好的LL算法的语法分析器，不过要是换在非C平台，比如Java,Delphi,你不能运用YACC工具了，那么你就只有自己来写语法分析器。

等学到词法分析和语法分析时候，你可能会出现这样的疑问：“词法分析和语法分析到底有什么？”就从编译器的角度来讲，编译器需要把程序员写的源程序转换成一种方便处理的数据结构（抽象语法树或语法树）,那么这个转换的过程就是通过词法分析和语法分析的。其实词法分析并非一开始就被列入编译器的必备部分，只是我们为了简化语法分析的过程，就把词法分析这种繁琐的工作单独提取出来，就成了现在的词法分析部分。除了编译器部分，在其它地方，词法分析和语法分析也是有用的。比如我们在DOS,Unix,Linux下输入命令的时候，程序如何分析你输入的命令形式，这也是简单的应用。总之，这两部分的工作就是把不“规则”的文本信息转换成一种比较好分析好处理的数据结构。那么为什么编译原理的教程都最终把要分析的源分析转换成“树”这种数据结构呢？数据结构中有Stack, Line,List…这么多数据结构，各自都有各自的特点。但是Tree这种结构有很强的递归性，也就是说我们可以把Tree的任何结点Node提取出来后，它依旧是一颗完整的Tree。这一点符合我们现在编译原理分析的形式语言，比如我们在函数里面使用函树，循环中使用循环，条件中使用条件等等，那么就可以很直观地表示在Tree这种数据结构上。同样，我们在执行形式语言的程序的时候也是如此的递归性。在编译原理后面的代码生成的部分，就会介绍一种堆栈式的中间代码，我们可以根据分析出来的抽象语法树，很容易，很机械地运用递归遍历抽象语法树就可以生成这种指令代码。而这种代码其实也被广泛运用在其它的解释型语言中。像现在流行的Java,.NET，其底层的字节码bytecode,可以说就是这中基于堆栈的指令代码的。

关于语义分析，语法制导翻译，类型检查等等部分，其实都是一种完善前面得到的抽象语法树的过程。比如说，我们写C语言程序的时候，都知道，如果把一个浮点数直接赋值给一个整数，就会出现类型不匹配，那么C语言的编译器是怎么知道的呢？就是通过这一步的类型检查。像C++语言这中支持多态函数的语言，这部分要处理的问题就更多更复杂了。大部编译原理的教材在这部分都是讲解一些比较好的处理策略而已。因为新的问题总是在发生，旧的办法不见得足够解决。

本来说，作为一个编译器，起作用的部分就是用户输入的源程序到最终的代码生成。但是在讲解最终代码生成的时候，又不得不讲解机器运行环境等内容。因为如果你不知道机器是怎么执行最终代码的，那么你当然无法知道如何生成合适的最终代码。这部分内容我自我感觉其意义甚至超过了编译原理本身。因为它会把一个计算机的程序的运行过程都通通排在你面前，你将来可能不会从事编译器的开发工作，但是只要是和计算机软件开发相关的领域,都会涉及到程序的执行过程。运行时环境的讲解会让你更清楚一个计算机程序是怎么存储，怎么装载，怎么执行的。关于部分的内容，我强烈建议大家看看龙书上的讲解，作者从最基本的存储组织，存储分配策略，非局部名字的访问，参数传递，符号表到动态存储分配(malloc,new)都作了十分详细的说明。这些东西都是我们编写平常程序的时候经常要做的事情，但是我们却少去探求其内部是如何完成。

关于中间代码生成，代码生成,代码优化部分的内容就实在不好说了。国内很多教材到了这部分都会很简单地走马观花讲过去，学生听了也只是作为了解，不知道如何运用。不过这部分内容的东西如果要认真讲，单独开一学期的课程都讲不完。在《编译原理及实践》的书上，对于这部分的讲解就恰到好处。作者主要讲解的还是一种以堆栈为基础的指令代码，十分通俗易懂，让人看了后，很容易模仿，自己下来后就可以写自己的代码生成。当然，对于其它代码生成技术，代码优化技术的讲解就十分简单了。如果要仔细研究代码生成技术，其实另外还有本叫做《Advance Compiler Desgin and Implement》,那本书现在由机械工业出版社引进的，十分厚重，而且是英文原版。不过这本书我没有把它列为推荐书给大家，毕竟能把龙书的内容搞清楚，在中国已经就算很不错的高手了，到那个时候再看这本《Advance Compiler Desgin and Implement》也不迟。代码优化部分在大学本科教学中还是一个不太重要的部分，就是算是实践过程中，相信大家也不太运用得到。毕竟，自己做的编译器能正确生成执行代码已经很不错了，还谈什么优化呢？

关于实践

编译原理的课程毕竟还只是讲解原理的课程，不是专门的编译技术课程。这两门课程是有很大的区别的。编译技术更关注实际的编写编译器过程中运用到的技术，而原理的课关注讲解其基本理论。但是计算机科学本身就是一门实践性很强的课程，如果能够学以致用，那才叫真正的学会。李阳在讲解疯狂英语的时候就说到，只要当你会实际中运用一个单词一个词组的时候你才能叫学会了这个单词或者词组，而不是只是知道了它的拼写和意思。其实任何学习都是一样的，如果缺少了实践的结合，你不能算学会。

编译原理的课程主要就是讲解编译器产生的理论和原理，那么很简单，自己写个编译器就是最好的实践过程了。不过你得小心，编译系统可能是所有软件系统中最复杂的系统之一,不然为什么大学里面还会把编译器的编写开成一门叫做编译原理的课程来讲？我很佩服那些学了操作系统原理就开始自己写操作系统，学了编译原理就开始自己写编译器的人们，确实，在中国，敢这么做的学生太少了。且不管你这样做能不能做成功，至少有了这个尝试，会让你的程序设计，系统规划安排的功底增进不少。我下面给出一些关于实践过程中可能会遇到的困难，希望能够在你陷入困境的前帮你一把。

1.Lex和Yacc.这两工具是作为词法分析很语法分析的工具。如果你自己写一个编译器，我十分不建议你连词法分析这种事情都亲手来写。Lex和Yacc应该是作为每本编译原理的教材的必备内容，可是在国内的教材中缺很少看到。这两个工具是Unix系统下的小东西，如果你要在Windows中运用，那么你最好去下在cygwin这个软件。它是个在Windows下模拟Unix的东东，里面就包含了flex.exe和bison.exe(yacc)这两个工具.这两个工具使用起来还挺麻烦的(其实unix 下的很多十分有用的工具都是这样), 不过在《编译原理与实践》这本书上对于这两个工具的讲解十分详细,还列举了不少实际的例子。

2.做解释型语言比做生成机器代码的编译器简单。虽然说，做解释型的编译器，像Java那样的，你还得自己去写解释器，不过这样你就不必去查找机器代码的资料了。如果你做生

成的最终机器代码编译器可能会遇到问题还有就是寄存器为基础的代码生成方法。前面说过，如果你生成的是以堆栈为基础的代码，那么其代码生成过程十分简单，需要考虑的东西也不多，如果你考虑最终的机器代码生成的话，你必须考虑机器的寄存器如何分配等麻烦的问题。

3.考虑用别人已经生成的语法文件，尽量不要自己动手写词法文件和语法文件.以前一个朋友曾经说过,写出一个好的程序语言的语法定义,就几乎完成了一个编译器的一半.确实是这样,语法文件的编写是个很难的事情.现在网上到处都可以找到比如C语言,C++,Java, Tiny C,Minus C等语言的词法文件和语法文件,你完全可以自己下下来来用.在《编译原理及实践》的书中，作者给出了一个Tiny C的全部代码.我自我感觉作者的这个编译器做得很不错,相对于其它php,perl等语言的源代码来说,简单得多,容易看懂,而且很清晰地展现了一个完成的编译系统的实现过程.其源代码可以在作者的网站上下载.

第三篇：编译原理 学习心得

国际学院 0802 杨良燕 200819100227

《编译原理》课程学习心得

《编译原理》是计算机专业的一门重要课程，正如教材

第一章的引论所述，“编译程序是现代计算机系统的基本组成部分之一”。“一个编译程序就是一个语言翻译程序，语言翻译程序把一种语言（源语言）书写的程序翻译成另一种语言(目标语言)的等价程序”。

通过这一学期的学习，我觉得编译原理是一门理论性很强的课程，从文法和语言的概念到LL(1)文法和LR（0）文法的分析，几乎都是对具体问题的抽象。因而，我们需要更多的时间来理解、掌握相关的知识，当然在这一过程中也存在很多问题，比如我们后期学习具体文法的分析方法时，对于文法的概念不够清晰，影响了上课的效率，知道老师再次给我们讲解了文法等基础的知识点，我们才慢慢掌握后面所学的LL(1)文法等，也发现了知识点之间的关联。此外，这门课程的课时被安排得很少，一周只有一次，这样很不利于我们对这门重要课程的理解和掌握。但是我觉得我们很幸运，因为老师在有限的课程中尽量将知识点以比较容易接受的方式给我们讲解，教我们用简单的方法理解记忆不同的知识，对于我们提出的问题，无论课上或是课外，老师一直是不厌其烦，甚至利用课余时间为我们讲解重要的难题。

编译原理这门课程不仅仅在于其本身的理论价值，更在于为我们解决问题提供的思维方式和方法。从LL（1）到LR（0），问题不断被解决的同时，又有一个个新的问题提了出来。对计算机语言世界的知识积累，像滚雪球一样越滚越大。这个逐渐递进，逐渐解决问题的过程对我来说是收获很大的。整个过程好像踏着前人研究编译理论的路线，不断感觉他们遇到的问题，更重要的是他们解决问题的思路。编译原理的课程带给我的不只是如何去编译程序这样的理论知识，相信更重要的是一种如何“自动计算”的思路。通过对相关编译问题的具体分析，让我体会最深的是一种“自动计算”的思想，同时完成编译试验后，更是感到了一种“自动计算”的快乐。”然而我明白自己虽然对编译有了一定的了解，我懂得了文法的分析，学会了构造确定和非确定有限自动机，学会了LL(1)文法和LR(0)文法等，但是并没有完全掌握，对于这些知识点的实质性和其他方面，更是认识不深。作为一名学习计算机科学与技术的学生，我明白编译原理是软件工程的基础，课程的结束并不意味着学习的结束，只有通过以后的学习，才能更深入地了解编译原理。

第四篇：编译原理实验报告

编译原理实验报告

报告完成日期 2018.5.30

一． 组内分工与贡献介绍

二． 系统功能概述；

我们使用了自动生成系统来完成我们的实验内容。我们设计的系统在完成了实验基本要求的前提下，进行了一部分的扩展。增加了声明变量类型、类型赋值判定和声明的变量被引用时作用域的判断。从而使得我们的实验结果呈现的更加清晰和易懂。

三． 分系统报告；

一、词法分析子系统

词法的正规式：

标识符

<字母>(<字母>|<数字字符>)* 十进制整数

0 |(1|2|3|4|5|6|7|8|9)(0|1|2|3|4|5|6|7|8|9)* 八进制整数 0(1|2|3|4|5|6|7)(0|1|2|3|4|5|6|7)* 十六进制整数 0x(0|1|2|3|4|5|6|7|8|9|a|b|c|d|e|f)(0|1|2|3|4|5|6|7|8|9|a|b|c|d|e|f)* 运算符和分隔符 +| * | / | > | < | = |(|)| <=|>=|==； 对于标识符和关键字: A5—〉 B5C5 B5—〉a | b |⋯⋯| y | z C5—〉(a | b |⋯⋯| y | z |0|1|2|3|4|5|6|7|8|9)C5|ε 综上正规文法为: S—〉I1|I2|I3|A4|A5 I1—〉0|A1 A1—〉B1C1|ε C1—〉E1D1|ε D1—〉E1C1|ε

E1—〉0|1|2|3|4|5|6|7|8|9 B1—〉1|2|3|4|5|6|7|8|9 I2—〉0A2 A2—〉0|B2 B2—〉C2D2 D2—〉F2E2|ε E2—〉F2D2|ε

C2—〉1|2|3|4|5|6|7 F2—〉0|1|2|3|4|5|6|7 I3—〉0xA3 A3—〉B3C3 B3—〉0|1|2|3|4|5|6|7|8|9|a|b|c|d|e|f C3—〉(0|1|2|3|4|5|6|7|8|9|a|b|c|d|e|f)|C3|ε

A4—〉+ |-| * | / | > | < | = |(|)| <=|>=|==； A5—〉 B5C5 B5—〉a | b |⋯⋯| y | z C5—〉(a | b |⋯⋯| y | z |0|1|2|3|4|5|6|7|8|9)C5|ε

状态图

流程图：

词法分析程序的主要数据结构与算法

考虑到报告的整洁性和整体观感，此处我们仅展示主要的程序代码和算法，具体的全部代码将在整体的压缩包中一并呈现

另外我们考虑到后续实验中，如果在bison语法树生成的时候推不出目标的产生式时，我们设计了报错提示，在这个词的位置出现错误提示，将记录切割出来的词在code.txt中保存，并记录他们的位置。

以下是我们的主要代码：

进制的识别：

结果展示：

二、语法分析子系统

根据选择的语法分析方法进行描述

我们使用了递归子程序发，并且对原有的产生式进行了改写，改写后的结果如下： P→LP1|L L→S

S→id=E|{P}|if C then S | if C then S

1else S2 | while C do S1 C→E1C’

C’→>E2|

E→int8E’| int10E’| int16E’| idE’|T E’→+T|-T||+TE’|-TE’

T→int8T’| int10T’| int16T’| idT’|F T’→*F|/F|*FT’|/FT’

F→(E)|int8|int10|int16|id

简化的语法图： S的语法图：

C的语法图：

E的语法图：

T的语法图：

F的语法图：

流程图：

语法分析子系统的主要数据结构与算法

我们采用了自动生成技术，同样在这里也是展示主要的核心功能代码，全部的代码展示在压缩包中：

我们在设计时，实现了产生式对应的字符串同时标识产生式定义的int值 辅助程序：

生成语法树的程序：

1.树节点：

2.创建新节点

3.创建实数类型新节点

4.创建标识符类型新节点

5.输出语法树 三、三地址码生成器

算法的基本思想：

我们增加了声明变量类型、类型赋值判定和声明的变量被引用时作用域的判断。从而使得我们的实验结果呈现的更加清晰和易懂。

在报错的时候，我们会呈现类型、作用域和赋值三种的问题的报错信息。

流程图：

算法展示：

四、实验体会

这次实验其实总的来说是让我们更加清晰的理解到了我们所学的内容。有时候我们上课听讲，课下复习写作业的时候，其实看似掌握了所学内容，但实际上并没有亲身体会的操作很难让我们深刻的理解其中的相关意义。通过这次实验，我们能够从根源处了解到了我们所学的内容，并且基于我们理解之后的输出。比如词法分析不能采用空格来区分单词，因为存在加减乘除等运算符和分隔符，使用空格来区分可能会造成错误的分解。又比如我们再在程序设计中，常常体会到效率的重要性。影响词法分析的效率的主要因素是各个状态的分支如何规划。如果每个进来的单词都能在最短的时间和最少的匹配次数内找到其入口，则效率将得到很大程度上的提高。所以由此我们产生了声明变量类型、赋值和作用域的想法，将其放在最后来进行判断，这样可以提高整体的执行效率。

另外，这次小组成员彼此不在一个班级，这样从某一方面来说，也加强了我们互相快速熟识并团结协作的能力，有了这种体验，我想我们在今后的生活中，面对这种情况的时候，将会变得更加有经验。

五、源程序

词法分析器： 输入结果：

输出结果：

语义分析结果：

输入：

第二组数据的输入：

输出：

三地址码的输入：

第二组数据的输入：

输出：

第五篇：编译原理课程设计

课 程 设 计 报 告

设计题目：一个简单文法的编译器前端的设计与实现

班

级： 计算机1206 组长学号：201239 组长姓名：闫智宣 指导教师：李晓华 设计时间：2014年12月

[在此处键入]

设计分工

组长学号及姓名： 20123974

闫智宣

分工：

语法分析，四元式生成，目标代码优化及生成 组员1学号及姓名：20123977

廖峭 分工：

词法分析，错误处理 组员2学号及姓名：20123959

郭天龙

分工：

符号表生成，语义动作插入，操作界面[在此处键入]

摘要

编译原理课程设计是通过C语言编译器相关子系统的设计，进一步加深对编译器构造的理解；第一部分词法分析，设计各单词的状态转换图，并为不同的单词设计种别码，制作扫描器识别一个个单词，返回值为识别码的序号，返回Token序列。将词法分析器设计成供语法分析器调用的子程序。词法分析器具备预处理功能。将不翻译的注释等符号先滤掉，只保留要翻译的符号串，即要求设计一个供词法分析调用的预处理子程序；第二部分，语法分析，用递归下降法，实现对表达式、各种说明语句、控制语句进行语法分析。若语法正确，则用语法制导翻译法进行语义翻译；生成并打印出语法树；若语法错误，要求指出出错性质和出错位置（行号）。

我们还做了附加功能，即编译后端，有中间代码优化，生成目标代码汇编语言。通过此次课程设计，提高了我们的独立分析问题、解决问题的能力，以及系统软件设计的能力； 提高程序设计能力、程序调试能力，团结协作能力

关键词：词法分析，语法分析，四元式生成，错误处理，符号表生成，语义动作插入，中间代码优化，生成目标代码 [在此处键入]

目录

摘要

1.概述

2.课程设计任务及要求

2.1 设计任务

2.2 设计要求

3.算法及数据结构

3.1算法的总体思想（流程）

3.2 词法分析模块

3.2.1 功能

3.2.2 数据结构

3.2.3 算法

3.3 语法分析模块

3.3.1功能

3.3.2 数据结构

3.3.3算法

3.4 符号表模块

3.4.1功能

3.4.2 数据结构

3.4.3算法

3.5 四元式模块

3.5.1功能

[在此处键入]

3.5.2 数据结构

3.5.3算法

3.6 语义动作分析模块

3.6.1功能 3.6.2 数据结构

3.6.3算法

3.7 错误处理模块

3.7.1功能

3.7.2 数据结构

3.7.3算法

3.8 目标代码模块

3.8.1功能

3.8.2 数据结构

3.8.3算法

4.程序设计与实现

4.1 程序流程图

4.2 程序说明

4.3 实验结果

5.结论 6.参考文献。7.收获、体会和建议。

[在此处键入]

1.概述

编译器是将C语言翻译为汇编语言代码的计算机程序。编译器将源程序（source language）编写的程序作为输入，翻译产生目标语言（target language）机器代码的等价程序。通常地，源程序为高级语言（high-level language），C语言程序，而目标则是 机器语言的目标代码（object code），也就是可以在计算机硬件中运行的机器代码软件程序。这一过程可以表示为：

源程序→编译器 →目标机器代码程序

2.课程设计任务及要求

2.1设计任务

学生在学习《编译原理》课程过程中，结合各章节的构造编译程序的基本理论，要求用C#语言描述及上机调试，实现一个 C编译程序（包括词法分析，语法分析等重要子程序），使学生将理论与实际应用结合起来，受到软件设计等开发过程的全面训练，从而提高学生软件开发的能力。

2.2设计要求 要求：

（1）设计词法分析器

设计各单词的状态转换图，并为不同的单词设计种别码。将词法分析器设计成供语法分析器调用的子程序。功能包括：

a.具备预处理功能。将不翻译的注释等符号先滤掉，只保留要翻译的符号串，即要求设计一个供词法分析调用的预处理子程序；

b.能够拼出语言中的各个单词； [在此处键入]

c.返回（种别码，属性值，行号）。

（2）语法分析

要求用学习过的自底向上或自顶向下的分析方法等，实现对表达式、各种说明语句、控制语句进行语法分析。若语法正确，则用语法制导翻译法进行语义翻译；生成并打印出语法树；若语法错误，要求指出出错性质和出错位置（行号）。

3.算法及数据结构

3.1算法的总体思想（流程）

本节主要分析程序的代码结构和代码工程文件的划分。（程序由几个类组成: Token类和Variable类SymbolTable类ObjectCode类Lexical类Grammar类Four_Yuan类Action类ErrorItem类，分别为词法分析和语法分析类。工程分为几个文件：Form1.cs,Token.cs,Variable.cs,SymbolTable.cs,ObjectCode.cs,Lexical.cs,Grammar.cs,Four_Yuan,cs,Action.cs,ErrorItem.cs分别对应Token类和Variable类SymbolTable类ObjectCode类Lexical类Grammar类Four_Yuan类Action类ErrorItem类的声明和实现文件）。本程序采用C#语言以面向对象的思想编写，程序分为几部分：词法分析（Lexical），语法分析（Grammer），目标代码生成（ObjectCode）。Lexical类主要的工作是词法分析获取Token。Grammer类的主要工作是根据Lexical类词法分析之后的Token进行语法分析，生成语法树，最后并输出语法树。在处理过程中，Token类的对象作为Lexical类的一个成员变量，配合Grammer类进行语法分析。

工程文件总体上是按照九个类的格局分为十个文件，分别是九个类的声明文件和实现文件。十个文件为Form1.cs,Token.cs,Variable.cs,SymbolTable.cs,ObjectCode.cs,Lexical.cs,Grammar.cs,Four_Yuan,cs,Action.cs,ErrorItem.cs，他们分别是Lexical类声明文件、Lexical类实现文件、Grammer类声明文件、Grammer类实现文件。[在此处键入]

程序流程

在程序中，Lexical类的对象(Token)作为Grammer类中的一个成员变量，配合Grammer类进行语法分析。它们的关系是这样的：Grammer类的一个成员变量temp首先对源程序删除注释，然后进行词法分析获取所有Token，并将获取的Token存储在Token对象的tokenList（List类型）中。然后Grammer类的语法分析程序就根据tokenList中的Token进行语法分析，生成语法树，最后打印语法树。同时，这也是程序的流程。[在此处键入]

3.2 词法分析模块 3.2.1功能

Lexical类主要的工作是词法分析获取Token序列。

3.2.2数据结构

词法分析阶段的代码被封装成一个类——Lexical，Token中主要是Lexical类的声明代码，Lexical.cs中主要是Lexical类的实现代码。Lexical类对外提供的函数主要有：

static public int RecogId(string str, int i)，static public int RecogDig(string str,int i)，static public int RecogOperator(string str, int i)，static public int RecogBound(string str, int i)，以上几个函数构成了词法分析的骨架，在Lexical类中还有其他成员变量和函数，主要作为这三个函数处理过程的中间步骤，为这三个函数服务。Lexical类的代码结构和主要的成员变量和函数及其含义如下图所示：

3.2.3算法

算法的基本任务是从字符串表示的源程序中识别出具有独立意义的单词符号，其基本思想是[在此处键入]

根据扫描到单词符号的第一个字符的种类，拼出相应的单词符号。

主程序示意图：

主程序示意图如图3-1所示。

⑴ 关键字表的初值。

关键字作为特殊标识符处理，把它们预先安排在一张表格中（称为关键字表），当扫描程序识别出标识符时，查关键字表。如能查到匹配的单词，则该单词为关键字，否则为一般标识符。

（2）程序中需要用到的主要变量为type和number 扫描子程序的算法思想：

首先设置3个变量： [在此处键入]

①token用来存放构成单词符号的字符串； ②number用来整型单词；

③type用来存放单词符号的种别码。

Token定义

Token定义:

Token类型（TokenType）:

3.3 语法分析模块

3.3.1功能

语法分析是编译过程的一个逻辑阶段。语法分析的功能是在词法分析的基础上将单词序列组合成各类语法短语，如“程序”，“语句”，“表达式”等等.语法分析程序判断源程序在结构上是否正确.源程序的结构由上下文无关文法描述.3.3.2 数据结构

下图为实现语法分析的类Grammar，属性与方法的作用都已说明 在此处键入]

3.3.3算法

1.文法

下面终结符与非终结符意义

B程序开始

Z 数据类型，如int,char,float等

V 标识符

S 语句

P 语句块

E 加减算术表达式

D 逗号表达式

T 乘除算术表达式

C 关系表达式

L 逻辑表达式

Q 标识符或圆括号

e 表示空

i 表示标识符 a)函数文法

B----ZV()S

[

[在此处键入]

b)语句块文法

P----SP|e

S----{P} c)语句文法

表达式语句文法

S----V=E

goto语句文法

S----i:S

S----goto i

if语句文法

S----if(E)S[else S]

while语句文法

S----while(E)S

声明语句文法

S----ZVD

D----,VD|=ED|e d)表达式文法

E----T|E+T|E-T

T----F|T*F|T/F

C----C|CL|C==C|C<= L|C>=L

L----Q|L&&Q|L||Q

Q----i|(E)|!Q

2.递归下降程序流程图

对应于每个文法编写如下递归下降子程序

主程序（B）[在此处键入] [在此处键入]

3.4 符号表模块

3.4.1功能

进行符号表的储存，添加，更新，查找，保存标识符活跃信息以及输出。3.4.2 数据结构

在此处键入]

3.4.3算法

3.5 四元式模块

3.5.1功能

四元式为中间代码，编译程序进行完语义分析后，先生成中间代码作为过渡，此时中间代码与目标代码已经比较相似

3.5.2 数据结构

[ 在此处键入]

3.5.3算法

3.6语义动作分析模块

3.6.1功能

在语法分析中嵌入相应的语义动作，生成四元式 3.6.2 数据结构

[

[在此处键入]

3.6.3算法 GEQ(+)(-)(*)(/)

(+,i1,i2,t)PUSH(i)ASSI(=)

(=,t,_,POP)LABER(i)

(lb,_,_,i)GOTO(i)

(gt,_,_,i)IF(if)

(if,a,_,_)EL(el)

(el,_,_,_)IE(ie)

(ie,_,_,_)WH()

(wh,_,_,_)DO()

(do,a,_,_)WE(we)

(we,_,_,_)

3.7 错误处理模块

3.7.1功能 保存运行时发现的错误，储存行号已经详细信息并输出。

3.7.2 数据结构

3.7.3算法 [在此处键入]

public static void AddErrorMessage(int lineno,string content)函数用作在发现错误时保存错误信息以及行号。

public static string PrintErrorList()把所有发现的错误格式化后统一输出。

错误信息在语法分析，语义分析，符号表检错中添加。3.8 目标代码模块

3.8.1功能

目标代码生成把优化后的中间代码变换成目标代码，此处的目标代码为汇编代码，采用单寄存器生成目标代码 3.8.2 数据结构[在此处键入]

3.8.3算法

对于一个基本块有如下流程图

W：操作符，B：第一操作数，C：第二操作数，R：寄存器

5.结论

网上找一段话抄上 [在此处键入]

6.测试

测试打开文件

测试保存文件

如果没打开文件，直接敲代码，点保存时会弹出另存为窗口[在此处键入]

测试错误检测，程序缺少main函数的类型，错误列表中显示第一行函数缺少错误类型。

测试错误检测，程序缺少分号，错误列表中显示该行缺少语句结束标志';' 单击错误列表，会自动选定错误行

编译成功，生成并显示token串、符号表、四元式与目标代码 [在此处键入]

测试if与while语句，而且while嵌套在if当中

测试goto语句，结果正确。[在此处键入]

测试优化，输入课件中的代码，结果与课件一样

6.参考文献。

1、陈火旺.《程序设计语言编译原理》（第3版）.北京：国防工业出版社.2000.2、美 Alfred V.Aho Ravi Sethi Jeffrey D.Ullman著.李建中，姜守旭译.《编译原理》.24 [在此处键入]

北京：机械工业出版社.2003.3、美 Kenneth C.Louden著.冯博琴等译.《编译原理及实践》.北京：机械工业出版社.2002.4、金成植著.《编译程序构造原理和实现技术》.北京：高等教育出版社.2002.7.收获、体会和建议。

直接拷贝好歹也检查一下错误

对于编译原理的这次课程设计，自己经历了从刚开始的不懂明白任务的要求和内容理论知识的了解开始着手写代码完成基本功能根据DFA及自顶向下等理论修改完善代码等这些过程。

自己着手写词法分析的时候还不清楚词法分析的任务内容，还不知道词法分析的结果是什么，词法分析出错的情况和类型有哪些，也总是将词法分析和语法分析混在一起，不明白哪些错误在词法分析中报，哪些错误在语法分析中判断，后来经过查书、网上资料、请教同学等途径逐步清晰了词法分析的工作内容是从源代码文件中获取出Token，供语法分析使用。在充分了解了语法分析需要哪些信息时，我才真正了解了词法分析的工作内容和目标，才知道词法分析需要完成哪些任务获取到哪些信息。充分了解了词法分析的任务之后，就开始理论知识的学习。经过揣摩书上的例子，自己理解和掌握了怎么设计过滤注释和分析程序中Token的DFA，于是开始根据设计好的DFA进行编码，最后经过调试已经可以正确地完成词法阶段的任务了。这只是词法分析的原始代码，在之后还进行了两次彻底的改动。虽然之前写的词法分析的代码已经完成了词法分析的需求，也是根据DFA的原理编写的，但是在代码结构上却难以体现，在对书上的根据已知DFA写代码的例子进行了详细的研究之后，发现自己的代码并没有像书上那样完全按照所依据的DFA各状态转移的关系进行编写，所以对代码进行了重写，像书上一样严格按照状态之间转移的方式进行编写，将状态划分成11个状态，状态分别按1~11进行标注，程序也按照DFA来编写，也实现了词法分析的功能。再后来写报告的时候，发现分析出Token的那个DFA并不是最简的，有很多多余的状态，完全可以用一个flag标志来标识，从而简化代码结构，于是又重写了一次词法分析函数scan()的代码，将状态缩减为5个，且不再用1-5来表示，而是像书上那样分别取了名字（START、INNUM、INID、INDBSYM、DONE），同时为了简化代码将输出Token到文件的部分从scan()中剥离开来，而在Lexical类中加了一个printToken()的函数，使scan()函数逻辑更加清晰，使读者能够容易地将代码与DFA进行查看比照。

在写语法分析的时候，已经对编译器的语法分析的内容有了一定的了解，所以直接进行了理论的学习。首先自己对递归向下分析法进行了学习，将书上的几个递归向下分析的伪代码看过之后，自己对递归向下的分析方法的原理有了初步的认识，大概知道了根据文法怎么分析，但是对于如何编写代码却还在此处键入]

是难以下手，于是就对照TINY语言的文法看了几遍书后面的TINY语言的递归向下分析的语法分析程序，这样就基本知道了C-语言的语法分析程序怎么写。由于C-语言给出的文法有左递归存在，于是自己将存在左递归的文法改写成EBNF的形式，并据此进行代码编写。由于在编写代码的过程中需要确定分析是否正确或选择多个文法中的某一个文法进行分析，有时必须探测需要的或下一个Token的类型，在这种情况下需要求First集合，在推导中若存在empty，又需要求Follow集合，所以这样又需要我了解First集合和Follow集合，自己在程序中也根据求出的First集合和Follow集合进行判断，以确定程序的走向。在编写过程中，还有一类问题，就是存在公共左因子，如文法expression→ var = expression | simple-expression，左因子为ID，在分析过程中，由于已经取出了一个ID的Token，且生成了一个IdK的节点，但是在当前状态无法确定是哪一个推导，然而IdK节点已经生成，又无法回退，并且是使用自顶向下的分析方法，已经生成的IdK在程序上方无法使用，自己通过查阅资料等途径的学习确定了在这种情形下的处理方式：将已经生成的IdK节点传到下方的处理程序，所以TreeNode * simple_expression(TreeNode * k)、TreeNode * additive_expression(TreeNode * k)等函数都被设计成有节点类型参数的函数，目的就是将已经生成的节点传到下面的分析函数中去。

通过这次的编译原理课程的学习和实践，自己获益良多。首先最基本的成果是完成了课程设计的任务，实现了编译器的词法分析和语法分析阶段的功能，词法分析主要能过滤注释、分析出语法分析阶段需要的Token并满足语法阶段的所有要求，能够判别词法分析阶段是否出错和出错类型和位置。语法分析主要能根据递归向下的分析思想和C-文法对词法分析获取的Token进行语法分析，能够构造出语法树，能够判别语法分析过程中是否出错以及出错位置和错误类型。

由于在编写程序过程中，涉及到了正则表达式、DFA、提取公共左因子、消除左递归、EBNF、求First集合和Follow集合、递归向下分析方法以及编程语言方面的知识，所以，通过本次的课程设计的实践，使得自己对编译原理这门课的许多知识点有了更加深刻和具体的理解，而不再只限制于做题。此外，对以前那些已掌握的知识有了温习和动手锻炼的机会。如：以前在编译原理课上虽然知道First集合和Follow集合怎么求的，却不知道First集合和Follow集合到底是干什么的，通过编写程序自己明白了他们的实际作用，使得自己不仅知其然还知其所以然，从而使得自己加深了对知识点的理解和掌握。由于以前编写代码都是使用JAVA语言，所以C/C++很多内容都忘记了，通过本次的实践，自己又重新拾起了以前的知识。此外，由于在做报告的时候，需要描绘DFA和程序流程图，使得自己初步掌握了使用visio和word画图的能力。此外，对于文档的编写和美化自己也获得了许多有用的经验。[