基于C语言的C0文法编译器设计与实现

本文详细介绍了如何设计和实现一个基于C语言的C0文法编译器,涵盖文法规则、变量声明、函数定义、表达式处理、控制流程语句等方面,提供了一个简单的编译器构建基础。

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一 需求分析

1.1 文法说明

程序获取的文法为难度系数为3的for文法

<加法运算符> ::= +|-

<乘法运算符> ::= *|/

<关系运算符> ::= <|<=|>|>=|!=|==

<字母> ::= _|a|...|z|A|...|Z

<数字> ::= 0|<非零数字>

<非零数字> ::=1|...|9

<字符> ::= ‘<加法运算符>’|’<乘法运算符>’|’<字母>’|’<数字>’

<字符串> ::= “{十进制编码为32,33,35-126的ASCII字符}”

<程序> ::= [<常量说明>][<变量说明>]{<有返回值函数定义>|<无返回值函数定义>}<主函数>

<常量说明> ::= const<常量定义>;{const<常量定义>;}

<常量定义> ::= int<标识符>=<整数>{,<标识符>=<整数>}| char<标识符>=<字符>{,<标识符>=<字符>}

<无符号整数> ::= <非零数字>{<数字>}

<整数> ::= [+|-]<无符号整数>|0

<标识符> ::= <字母>{<字母>|<数字>}

<声明头部> ::= int<标识符>|char<标识符>

<变量说明> ::= <变量定义>;{<变量定义>;}

<变量定义> ::= <类型标识符>(<标识符>|<标识符>‘[’<无符号整数>‘]’){,(<标识符>|<标识符>‘[’<无符号整数>‘]’) }

<常量> ::= <整数>|<字符>

<类型标识符> ::= int | char

<有返回值函数定义> ::= <声明头部>‘(’<参数>‘)’ ‘{’<复合语句>‘}’

<无返回值函数定义> ::= void<标识符>

题目:C0编译器设计实现(10周) C0语言的语法结构定义如下: ->[] {} -> int id {, id}; -> ( int id | void id) '(' ')' ->void main'(' ')' ->'{' [] '}' -> {} -> | | '{''}' | | | | | | ; ->if '('')' [else ] ->while '(' ')' ->; ->id = ; ->return ['(' ')'] ; ->scanf '(' id ')'; ->printf '(' [ ] ')'; -> [+|-] { (+|-) } -> {(*|/) } -> id|'(' ')' | num | ->id '(' ')' 其中,id代表标识符,num代表整数,其含义及构成方式C语言相一致;C0源程序中的变量需先定义后使用,其作用域生存期C语言相一致;自定义函数可超前使用(调用在前,定义在后)。 根据上面给定的C0文法及其说明和下列定义的假想栈式指令系统,按递归下降分析法设计实现该C0语言编译器,生成栈式目标代码;编写栈式指令系统的解释执行程序,输出目标代码的解释执行结果。 假想的栈式指令系统表 LIT 0 a 将常数值取到栈顶,a为常数值 LOD t a 将变量值取到栈顶,a为相对地址,t为层差 STO t a 将栈顶内容送入某变量单元中,a为相对地址,t为层差 CAL 0 a 调用函数,a为函数地址 INT 0 a 在运行栈中为被调用的过程开辟a个单元的数据区 JMP 0 a 无条件跳转至a地址 JPC 0 a 条件跳转,当栈顶值为0,则跳转至a地址,否则顺序执行 ADD 0 0 次栈顶栈顶相加,退两个栈元素,结果值进栈 SUB 0 0 次栈顶减去栈顶,退两个栈元素,结果值进栈 MUL 0 0 次栈顶乘以栈顶,退两个栈元素,结果值进栈 DIV 0 0 次栈顶除以栈顶,退两个栈元素,结果值进栈 RED 0 0 从命令行读入一个输入置于栈顶 WRT 0 0 栈顶值输出至屏幕并换行 RET 0 0 函数调用结束后,返回调用点并退栈
使用c语言完成的简单c0文法编译器实现文法为: <加法运算符> ::= +|- 1<乘法运算符>  ::= *|/ 1<关系运算符>  ::=  <|<=|>|>=|!=|== 1<字母>   ::= _|a|...|z|A|...|Z 1<数字>   ::= 0|<非零数字> 1<非零数字>  ::= 1|...|9 <字符>    ::=   '<加法运算符>'|'<乘法运算符>'|'<字母>'|'<数字>' //字符不能为空 <字符串>   ::=  "{十进制编码为32,33,35-126的ASCII字符}" //字符串可以为空 <程序>    ::= [<常量说明>][<变量说明>]{<有返回值函数定义>|<无返回值函数定义>}<主函数> 1<常量说明> ::=  const<常量定义>;{ const<常量定义>;} 1<常量定义>   ::=   int<标识符>=<整数>{,<标识符>=<整数>}                             | char<标识符>=<字符>{,<标识符>=<字符>} 1<无符号整数>  ::= <非零数字>{<数字>} //无符号整数不能有0 1<整数>        ::= [+|-]<无符号整数>|0 //无符号整数属于整数 1<标识符>    ::=  <字母>{<字母>|<数字>} <声明头部>   ::=  int<标识符> |char<标识符> <变量说明>  ::= <变量定义>;{<变量定义>;} <变量定义>  ::= <类型标识符>(<标识符>|<标识符>‘[’<无符号整数>‘]’){,<标识符>|<标识符>‘[’<无符号整数>‘]’ } <常量>   ::=  <整数>|<字符> <类型标识符>      ::=  int | char <有返回值函数定义>  ::=  <声明头部>‘(’<参数>‘)’ ‘{’<复合语句>‘}’ <无返回值函数定义>  ::= void<标识符>‘(’<参数>‘)’‘{’<复合语句>‘}’ 1<复合语句>   ::=  [<常量说明>][<变量说明>]<语句列> 1<参数>    ::= <参数表> 1<参数表>    ::=  <类型标识符><标识符>{,<类型标识符><标识符>}|<空> 1<主函数>    ::= void main‘(’‘)’ ‘{’<复合语句>‘}’ 1<表达式>    ::= [+|-]<项>{<加法运算符><项>} 1<项>     ::= <因子>{<乘法运算符><因子>} 1<因子>    ::= <标识符>|<标识符>‘[’<表达式>‘]’|<整数>|<字符>|<有返回值函数调用语句>|‘(’<表达式>‘)’   <有返回值函数调用语句> ::= <标识符>‘(’<值参数表>‘)’        <语句>    ::= <条件语句>|<循环语句>| ‘{’<语句列>‘}’|<有返回值函数调用语句>;                        | <无返回值函数调用语句>;|<赋值语句>;|<读语句>;|<写语句>;|<空>;|<情况语句>|<返回语句>; <赋值语句>   ::=  <标识符>=<表达式>|<标识符>‘[’<表达式>‘]’=<表达式> <条件语句>  ::=  if ‘(’<条件>‘)’<语句>[else<语句>] <条件>    ::=  <表达式><关系运算符><表达式>|<表达式> //表达式为0条件为假,否则为真 <循环语句>   ::=  for‘(’<标识符>=<表达式>;<条件>;<标识符>=<标识符>(+|-)<步长>‘)’<语句> <步长>    ::=  <非零数字>{<数字>} <情况语句>  ::=  switch ‘(’<表达式>‘)’ ‘{’<情况表><缺省>‘}’ <情况表>   ::=  <情况子语句>{<情况子语句>} <情况子语句>  ::=  case<常量>:<语句> <缺省>   ::=  default : <语句> <无返回值函数调用语句> ::= <标识符>‘(’<值参数表>‘)’ <值参数表>   ::= <表达式>{,<表达式>}|<空> <语句列>   ::= {<语句>}//出现多次或0次ET <读语句>    ::=  scanf ‘(’<标识符>{,<标识符>}‘)’ <写语句>    ::= printf ‘(’ <字符串>,<表达式> ‘)’| printf ‘(’<字符串> ‘)’| printf ‘(’<表达式>‘)’ <返回语句>   ::=  return[‘(’<表达式>‘)’]   附加说明: (1)char类型的表达式,用字符的ASCII码对应的整数参加运算,在写语句中输出字符 (2)标识符区分大小写字母 (3)写语句中的字符串原样输出 (4)情况语句中,switch后面的表达式和case后面的常量只允许出现int和char类型;每个情况子语句执行完毕后,不继续执行后面的情况子语句 (5)数组的下标从0开始 (6)for语句先执行一次循环体中的语句再进行循环变量是否越界的测试 (7)运行环境为mars
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