DO-WHILE循环语句的翻译程序设计报告

### DO-WHILE循环语句的翻译程序设计报告 #### 1. 系统描述 ##### 1.1 设计目的 本次课程设计的主要目的是通过实际编写和调试一个专门处理DO-WHILE循环语句的翻译程序来加深学生对LL(1)分析法及其语义分析原理的理解。同时，通过实现词法分析程序来检查和分析输入的单词序列，从而进一步提高学生在编译原理领域的理论与实践结合的能力。 ##### 1.2 设计内容及步骤 设计的具体内容包括以下几个方面： - **文法及属性文法的设计**：根据DO-WHILE循环语句的特点，设计出符合LL(1)分析法要求的文法及属性文法。 - **语法分析方法思想及分析表设计**：详细介绍LL(1)分析法的基本思想，并设计出相应的语法分析表。 - **中间代码序列结构设计**：基于设计的文法，给出三地址代码形式的中间代码序列结构。 - **词法、语法及语义分析程序设计**：编写能够实现词法分析、语法分析和语义分析功能的程序。 - **程序测试**：设计多个测试用例，并通过上机运行验证程序的正确性。 #### 2. 文法及属性文法的描述 ##### 2.1 文法描述 文法是定义编程语言语法结构的基础规则。本次设计中的文法如下： - `K -> do L while S` - `L -> S P` - `P -> ; S P | ε` - `S -> i Q E` - `E -> T G` - `G -> + T G | - T G | ε` - `T -> F R` - `R -> * F R | / F R | ε` - `F -> ( E ) | i` - `Q -> = | < | >` ##### 2.2 属性文法的描述 属性文法是为了解决语法分析中的动态属性而提出的，它将文法与程序结合起来，使得文法中的每个非终结符都有对应的属性值。下面给出了部分属性文法的描述： - **`K`** 的属性文法： - `K.begin:=newlabel;` - `K.next:=newlabel;` - `S.true:=newlabel;` - `S.false:=K.next;` - `L.next:=K.begin;` - `K.code:=gen(K.begin,':') || S.code || gen(K.true,':') || gen('goto',K.begin);` - `gen(S.false,':') || gen('goto',L.next);` - **`L`** 的属性文法： - `L.place:=newlabel;` - `L.code:=S.code || P.code || gen(L.place,':=',S.place,P.place);` - **`P`** 的属性文法： - `P.place:=newlabel;` - `P.code:=S.code || P.code || gen(L.place,':=',';',S.place,P.place);` - `gen(L.code,':=','ε');` - **`S`** 的属性文法： - `S.place:=newlabel;` - `S.code:=i.code || Q.code || E.code || gen(S.place,':=',i.place,Q.place,E.place);` #### 3. 语法分析方法描述及语法分析表设计 ##### 3.1 语法分析方法描述 LL(1)分析法是一种自顶向下的解析方法，主要适用于左递归的上下文无关文法。它通过构建一张预测分析表来实现语法分析，其中每个格子包含一个产生式的编号，用于指示在读入某个符号时如何继续分析。 ##### 3.2 语法分析表设计 基于文法，我们可以构建一个LL(1)的预测分析表。例如，对于文法 `K -> do L while S`，当读入 `do` 时，应该选择 `K -> do L while S` 这个产生式。 #### 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 中间代码是一种介于源代码和目标代码之间的表示形式，通常采用三地址代码的形式。三地址代码是一种简单的中间代码表示形式，每条指令都包含三个操作数，其中一个作为结果被存储在一个寄存器或者变量中。 ##### 4.2 中间代码序列的结构设计 中间代码序列的设计基于前面提到的文法和属性文法。例如，对于 `K -> do L while S` 的处理，可以生成如下的三地址代码序列： ``` 1: = K.begin : goto 2: = S.true : label 3: = S.false : goto K.begin 4: = L.next : label ``` 这里，`1` 表示生成一个新的标签，并跳转到 `K.begin` 标签处；`2` 和 `3` 分别处理 `true` 和 `false` 条件下的跳转逻辑；`4` 处理循环结束后的逻辑。 #### 5. 编译系统的概要设计 编译系统主要包括词法分析、语法分析、语义分析和中间代码生成等几个模块。词法分析模块负责将源代码分割成一个个有意义的单词；语法分析模块则依据文法规则进行语法检查；语义分析模块确保程序的语义正确；中间代码生成模块负责生成中间代码。 #### 6. 详细的算法描述 针对DO-WHILE循环语句的处理，可以通过以下伪代码描述算法： ```pseudo function analyzeDoWhile(program) tokenize(program) // 将程序分割成单词 parseTokens() // 语法分析 semanticCheck() // 语义分析 generateIntermediateCode() // 生成中间代码 ``` #### 7. 软件的测试方法和测试结果 为了验证程序的正确性，可以设计多种不同的测试用例，例如： - **测试用例1**：`do x := 1; while x < 10;` - **测试用例2**：`do x := y; while x == y;` 这些测试用例可以帮助我们检查程序在不同情况下的表现。 #### 8. 研制报告 在完成整个设计过程中，不仅学会了如何利用LL(1)分析法处理特定的循环结构，还深入理解了中间代码的生成机制。此外，通过实际编程和测试，进一步提高了编程能力和问题解决能力。 #### 9. 参考文献 - [1] Aho, Alfred V., Monica S. Lam, Ravi Sethi, and Jeffrey D. Ullman. "Compilers: Principles, Techniques, and Tools." Addison-Wesley Professional, 2006. - [2] Ullman, Jeffrey D., and Alfred V. Aho. "Principles of Compiler Design." Addison-Wesley Longman Publishing Co., Inc., 1977. 本课程设计不仅实现了DO-WHILE循环语句的翻译程序设计，还加深了学生对编译原理的理解，是一次非常有意义的学习经历。