PL0功能扩充，浮点数，数组，数组加减乘除等

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一、实验目的

本综合实验要求学生根据已经掌握的编译技术，读懂读通世界著名科学家N.Wirth先生编写的“PL/0 编译程序”，并根据要求修改编译源程序，在符合PL/0语言基本词法、语法规则的前提下，对PL/0语言的功能进行扩充。同时考察学生设计和撰写实验报告和汇报PPT的能力。

二、实验要求

1.使用 Easystructure或Visual Paradigm工具画出PL/0编译程序主程序、各个函数的程序流程图，并简要说明功能。

2. IDE配置或开发：完成基于VS-code 编程工具的PL/0语言开发环境配置，或自己设计实现PL/0编程IDE（语言不限）。

（1）配置环境，实现PL/0程序编写，并可以在VS-code中编译运行；

（2）实现不同类型保留字高亮显示；

（3）程序编写，函数输入提示功能；

（4）代码格式化功能，自动规整化；

3.基本功能扩展

(1) I/O 的功能扩展：增加格式化输入、格式化输出。

(2)数据结构的扩展：增加浮点数。

(3)出错处理：增加至少5类编译错误的报错提示。

(4)增加数组功能：实现整形数组和浮点型数组。

(5)浮点数操作：实现浮点数向下取整和向上取整。

4.高级功能扩展，以下条目只需实现一项

(1)数组运算：数组加减乘除运算。

(2)统计函数：构建可实现数组元素平均、最大值、最小值、求和四个系统函数。

(3)求次方函数：构建可计算2次方，3次方系统函数。

5.报告及PPT撰写

(1)实验报告：注意格式、逻辑、素材、引文等。

(2)报告PPT：注意格式、逻辑、素材等。

三、基本功能完成

1、数据结构的扩展：增加浮点数（并实现浮点数加减乘除、比较运算等）。

浮点数扩展声明格式为：“varf 变量名,变量名,…;”。

浮点数赋值格式为： “变量名:=表达式;”。

浮点数声明要在整数声明之后。

以下为操作步骤：

（1）在PL0源程序的基础上定义浮点数类型的关键字varf，symbol枚举类型中增加varfsym，并将二者关联

（2）init函数中将varfsym添加到声明开始符号集。

（3）在block函数中增添浮点数声明模块（浮点数处理逻辑与整数处理逻辑一致，因此与整数处理逻辑一致）

（4）在getsym函数中修改number类型的取值算法，并修改num为float类型，使num可以接受浮点数。

（5）修改虚拟机代码结构，使其在使用lid指令时，可以对浮点数进行操作（增加的浮点型a1变量，只为lid指令服务）。

（6）新增浮点栈s1，其运算方式与整数栈一致，以供进行浮点运算，即定义一个浮点变量时，浮点栈运算与整数栈同步，在虚拟代码指令中增加对浮点栈的操做，从而实现浮点数加减乘除，比较运算、存取等操作。如下：

测试结果与格式化输入输出一起展示

2、I/O 的功能扩展：增加格式化输入、格式化输出。

格式化输入输出书写形式为：

read(%d,变量名,%f,变量名,…)；

write(%d,变量名,%f,变量名,…)；

以下为修改步骤：

（1）新增格式化字符%，并在枚举类型中添加format关键字符号，并将二者关联

（2）改变虚拟机指令，opr，使其输入输出虚拟指令可进行格式化输入与输出。

（3）在statement函数中修改输入read与输出write的语法结构，使其翻译为相对应的虚拟机指令。

（4）结果展示：

3、浮点数操作：实现浮点数向下取整和向上取整（并实现参与表达式运算）。

浮点数向下向上取整使用两个函数实现，downint与upint，使用格式为：downint(变量名)，upint(变量名)。downint与upint可参与赋值以及表达式运算。以下为修改步骤。

（1）在枚举类型symbol中增加downintsym与upintsym关键字符号，并将其与downint，upint绑定。

（2）将downintsym与upintsym加入到因子开始符号集中。

    

（3）修改factor函数，使其可以对downint与upint进行识别，进行赋值以及表达式运算。

（4）结果展示

4、增加数组功能：实现整形数组和浮点型数组。

修改pl0编译器源码，增加数组声明arr。

定义格式为：“arr 变量名（数组大小）；”

使用格式为：“变量名（数组下标）”。

数组声明要在整型与浮点型声明之后。

由增加浮点数功能可知，由于定义了浮点栈与整数栈，因此通过增加关键字arr就可以实现整数数组与浮点型数组，即arr关键字定义的是混合型数组，既是整型也是浮点型，想是整型，就调用整数栈，想是浮点型，就调用浮点栈。

（1）在枚举类型symbol中增加arrsym关键字符号，并实现arrsym与arr的绑定

（2）增加名字表中标识符的类型array

（3）修改enter函数，在名字表中添加定义的数组的相关信息（数组名字，数组基地址，数组大小等）。

（4）增添数组声明处理函数arrdeclaration

（5）修改statement函数中的赋值模块，实现对数组元素的赋值，arrnum为数组下标，table[i].adr为数组基地址，基地址加偏移量（数组下标）即为数组元素地址。

（6）修改read与write，使其可以对数组元素进行输入输出。如下图，为read输入，由于本次扩展选择的高级功能是实现数组的加减乘除运算，而write输出参数可以是表达式，因此可在修改了factor函数后实现数组的加减乘除运算时，数组输出也就完成了，因此不在statement函数中单独增加数组输出的模块。若想单独增加，仿照read的数组读入模块实现write的数组输出即可。

  

（7）结果展示：与高级功能数组的加减乘除一起展示。

5、出错处理：增加至少5类编译错误的报错提示。

下图为error模块遇到各种错误代码，输出警告。

（1）error（40）浮点数输入格式错误。

（2）error(41);//格式化字符输入错误（%后应为d或f）。

（3）error(42); //请先输入格式化字符%。

（4）error（43）//downint后应跟左括号。

（5）error（44）//upint后应跟左括号  

（6）error(45);//数组大小输入错误  

（7）error(46);//请输入数组大小  

（8）error(47);//数组声明缺少右括号  

（9）error(48);//数组声明缺少左括号

（10）error(49);//数组调用缺少左括号   

（11）error(50);//数组调用异常    

（12）error(51);//数组调用缺少右括号  

（13）error(52);  //数组越界

（14）结果展示：

四、高级功能

1、数组运算：数组加减乘除运算。

（1）实现数组加减乘除运算，修改表达式处理模块即可，在factor函数中，增添数组处理模块，使表达式可以识别数组元素。从而实现数组加减乘除运算。

（2）结果展示