编译原理课程设计实验说明和要求.pptx

编译原理课程设计实验说明和要求

目录

CONTENTS

课程设计概述

词法分析实验

语法分析实验

语义分析实验

中间代码生成实验

目标代码生成与优化实验

课程设计总结与展望

01

CHAPTER

课程设计概述

1

2

3

掌握编译原理的基本概念和原理，了解编译器的构造过程。

通过实验，加深对编译原理理论知识的理解和应用。

培养学生的实践能力和创新精神，提高分析和解决问题的能力。

设计和实现一个词法分析器，将输入的源程序转换为单词符号流。

词法分析

将优化后的中间代码转换为目标机器语言代码。

目标代码生成

设计和实现一个语法分析器，根据语言的语法规则对单词符号流进行语法检查并构造语法树。

语法分析

设计和实现一个语义分析器，对语法树进行语义检查并生成中间代码。

语义分析

对生成的中间代码进行优化，提高目标代码的运行效率。

代码优化

02

01

03

04

05

操作系统

开发工具

测试工具

Windows或Linux。

VisualStudio、Eclipse、GCC等。

JUnit等单元测试工具。

02

CHAPTER

词法分析实验

词法分析器的任务

读取源程序，将其分解成一个个的单词符号，即词法单元或词素。

词法分析器的功能

识别单词符号，检查单词符号是否合法，以及将识别的单词符号转换成内部编码。

词法分析器的输出

一般是二元式（单词种别，单词符号的属性值），种别通常用整数编码。

03

02

01

正规表达式与有限自动机

词法分析器的实现常常借助于正规表达式和有限自动机。正规表达式用于描述单词符号的构成规则，而有限自动机则用于识别这些规则。

构造有限自动机

根据正规表达式构造相应的确定有限自动机（DFA）或不确定有限自动机（NFA），用于识别输入的字符流。

实现算法

一般采用状态转换图或状态转换表的方式实现词法分析算法。算法的基本思想是，从初始状态出发，根据当前输入的字符和状态转换规则，不断转换状态，直到达到一个终态，此时便识别出一个单词符号。

测试用例设计

01

设计覆盖所有单词符号种类的测试用例，包括合法和非法的单词符号。

测试方法

02

可以采用黑盒测试和白盒测试相结合的方法进行测试。黑盒测试用于验证词法分析器是否能够正确识别所有合法的单词符号；白盒测试则用于验证词法分析器的内部逻辑是否正确。

测试结果与分析

03

记录测试结果，并对测试结果进行分析。如果测试结果与预期不符，则需要仔细分析原因，并修改词法分析器的实现。

03

CHAPTER

语法分析实验

递归下降分析

基于文法规则，为每一个非终结符编写一个分析函数，通过函数的递归调用实现语法分析。

预测分析

根据输入符号和当前分析栈的栈顶符号，预测下一个可能的分析动作，并进行相应的处理。

LL(1)分析法

一种自顶向下的语法分析方法，通过构造预测分析表，实现对输入符号的线性扫描和语法分析。

移进-归约分析

根据输入符号和当前分析栈的内容，判断是进行移进操作（将输入符号移入栈中）还是进行归约操作（将栈顶的符号序列替换为相应的非终结符）。

LR(1)分析法

一种自底向上的语法分析方法，通过构造分析表，实现对输入符号的线性扫描和语法分析。LR(1)分析法具有处理能力强、分析效率高的特点。

算符优先分析法

针对算术表达式等具有算符优先关系的情况，通过定义算符的优先关系和结合性，实现表达式的语法分析。

01

02

03

根据所选择的语法分析方法，编写相应的语法分析程序，实现对输入符号序列的语法分析。

语法分析器实现

针对语法分析器的功能和性能要求，设计一系列测试用例，包括正常情况下的输入和异常情况下的输入，以验证语法分析器的正确性和健壮性。

测试用例设计

对测试用例进行逐一测试，记录测试结果并进行分析。针对测试中发现的问题和不足，对语法分析器进行改进和优化。

测试结果与分析

04

CHAPTER

语义分析实验

静态语义分析

检查源程序中的语法结构和元素的使用是否符合语言的语义规则。

动态语义分析

在程序运行时检查操作的行为和结果是否符合预期。

类型检查

验证程序中变量、表达式和函数返回值的类型是否匹配。

控制流分析

确定程序的控制流程，检查是否存在不可达代码、死循环等问题。

符号表的作用

存储程序中定义的标识符及其相关信息，如类型、作用域和存储地址等。

符号表的数据结构

常采用哈希表、二叉搜索树等高效数据结构实现。

符号表的构建过程

在词法分析和语法分析阶段收集标识符信息，并在语义分析阶段完善符号表。

符号表的查询与更新

提供高效的查询和更新操作，支持对标识符信息的快速访问和修改。

A

B

C

D

05

CHAPTER

中间代码生成实验

抽象语法树（AST）

树形结构的中间代码，直观地表示程序的语法结构，便于进行语义分析和优化。

静态单赋值（SSA）形式

一种特殊的中间代码形