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1、第二章 PL/0编译程序的实现,学习目标：以PL/0语言为例对编译程序的构造得到感性认识和初步了解，对编译程序的实现建立起整体概念。,2.1PL/0语言2.2PL/0编译程序的结构2.3PL/0编译程序的词法分析2.4PL/0编译程序的语法、语义分析2.5PL/0编译程序的目标程序结构和代码生成2.6PL/0编译程序的语法错误处理,2.1 PL/0语言,1 PL/0程序示例2 PL/0的语言的描述3PL/0语言：PASCAL语言的子集,1 PL/0程序示例,const A=10;(*常量说明部分*)var B,C;(*变量说明部分*)procedure P;(*过程说明部分*)begincal
2、l P;(*主程序体*)end.,var D;(*过程P的分程序*)procedure Q;(*嵌套的Q过程定义*)var X;begin(*Q的过程体*)read(X);D:=X;while X#0 do call P;end;beginwrite(D);call Q;(*P的过程体*)end;,2 PL/0的语言的描述,PL/0语言语法的描述工具是文法:文法:使得无穷的句子集可以用有穷的规则来描述的工具终结符：构成文法的单词，是语法成分的最小单位非终结符：是一个语法成分，在书写语言程序时并不存在，由终结符和非终结符串或终结符串定义的。文法开始符：通常称第一个非终结符为文法开始符号文法的描述
3、形式:语法图和EBNF,2.1.1 PL/0语言的语法描述图,2.1.2 PL/0语言文法的EBNF表示,BNF与EBNF的介绍BNF（BACKUS-NAUR FORM）是根据美国的John W.Backus与丹麦的Peter Naur来命名的。可以理解为描述程序设计语言语法的语言。采用BNF可说明哪些符号序列是语法上正确的程序。,BNF与EBNF表示的符号说明BNF引入的符号：用左右尖括号括起来的语法成分为非终结符=该符号的左部由右部定义|或EBNF引入的符号：表示花括号内的语法成分可重复 表示方括号内的语法成分为任选项()表示圆括号内的成分优先,例子：用EBNF描述：整数：=+|-=0|1
4、|2|3|4|5|6|7|8|9不允许以0开头的整数=+|-|0=1|2|3|4|5|6|7|8|9=0|1|2|3|4|5|6|7|8|9,PL/0语言文法的EBNF表示为:=.:=:=CONST,;:=:=VAR,;,:=;:=PROCEDURE;:=|,3 PL/0语言：PASCAL语言的子集,PL/0与PASCAL相同的地方作用域规则：内层可引用包围它的外层定义的标识符，同一层并列过程的调用关系是先定义的可以被后定义的引用。过程可以嵌套定义，可递归调用PL/0是PASCAL的子集,2.2 PL/0编译程序的结构,编译过程采用一遍扫描方式,以语法分析程序为核心，词法分析程序和代码生成程序
5、都作为一个独立的过程。,目标代码为汇编语言,建立变量,常量和过程标识符的说明与引用之间的信息联系,对词法和语法分析遇到的错误给出错误位置和错误性质,2.3 PL/0编译程序的词法分析,词法分析程序GETSYM功能:为语法分析提供单词，它把输入的字符串形式的源程序分割成一个个单词符号。,单词的种类基本字：也称保留字,如begin,end,var等运算符：如+、-、*、/、：=、#、=、=等标识符：字母打头的字母/数字串:包括用户定义变量名、常数名、过程名整常数：数字打头的数字串：如10，89等整数界符：“，”，“（”，“）”等,词法分析完成的任务：滤空格识别保留字识别标识符拼数拼复合词(即两个字
6、符组成的算符)例如当遇到字符:时,它可能是复合单词:=中的:,因此要向前看一个字符输出源程序,词法分析程序的设计-使用状态转换图,词法分析过程GETSYM所用单元说明：CH：存放当前读取的字符，初值为空。每当读一个新单词时其第一字符已在CH中，每当处理完一个单词时，其后继符已被读到了CH中。GETCH：取字符过程，由词法分析需要取字符时调用SYM：存放每个单词的类别，用内部编码形式表示ID：存放用户定义的标识符的值NUM：存放用户定义的数A：一维数组，数组元素为字符，界对1:10,GETSYM,CH=空?,GETCH,Y,N,CH是字母?,Y,N,K:=0,CH是数字?,K10?,K:=K+1
7、Ak:=CH,GETCH,Y,N,CH是字母或数字?,Y,ID:=A,N,ID是否是保留字?,Y,N,拼数,将拼数后的值送NUMSYM:=NUMBER,把该字符转换成对应单词,或拼复合单词,将其类别送SYM中,N,Y,SYM:=IDENT,保留字类别送SYM,返回,词法分析过程GETSYM,2.4 PL/0编译程序的语法、语义分析,语法分析语义分析,PL/0编译程序语法分析的设计,任务：识别由词法分析给出的单词符号序列是否符合给定的文法规则。,方法:自顶向下的递归子程序法，以语法图为依据对每个非终结符，编一个独立的处理过程;语法分析从读入第一个单词开始，由文法开始符出发，沿语法描述图的箭头所指
8、出的方向进行分析;当遇到非终结符时，调用相应的处理过程当遇到终结符时,则判断当前读入单词是否与图中的终结符相匹配,以表达式的语法分析为例说明递归子程序法,表达式的递归子程序实现：Procedure expr;Begin if sym in plus,minus then begin getsym;term;end else term;while sym in plus,minus do begin getsym;term;endEnd;,项的递归子程序实现：Prodecure term;Beginfactor;while sym in times,slash do begin getsym;f
9、actor;endend;,Procedure factor;因子的递归子程序实现Begin if symident then begin if symnumber thenbegin if sym=(then begin getsym;expr;if sym=)then getsym else error end else errorendendend.,在递归子程序法中，当遇到分支点时候，将当前的单词与分支点上的多个终结符逐个相比较，若都不匹配时可能是进入下一个非终结符语法单位或出错。,递归子程序法的分析结果：如果一个单词序列在整个语法分析中，都能逐个得到匹配，直到程序结束符.，这时就说所
10、输入的程序是正确的。,程序,分程序,语句,条件,表达式,项,因子,语法调用关系图,PL/0编译程序语义分析的设计,说明部分的分析过程体（语句）的分析,consta=10;var b,c;procedure p;bebinc:=b+aend;beginread(b);while b#0 dobegincall p;write(2*c);read(b)endend.,说明部分,过程体,说明部分的语义分析,构造符号表，对每个过程（含主过程）说明的对象（变量、常量和过程）,在符号表中登记标识符的属性，包括：种类所在层次(主程序为第0层,主程序定义的过程为第1层,随着嵌套深度增加而层次数加大）值分配的相
11、对位置等,过程的说明部分：CONST A=35,B=49;VAR C,D,E;PROCEDURE P;VAR G,TABLE表中的信息,变量相对本过程基地址的偏移量,过程体的语义分析,当遇到标识符的引用时,就查符号表，看是否有过正确定义，若已有，则从表中取相应的属性，供代码生成使用，若无则报错，当语义正确时，就生成相应的目标代码,2.5 PL/0编译程序的目标代码结构和代码生成,目标代码:一个假想的栈式计算机的汇编语言，不依赖任何实际计算机,指令功能表,源程序consta=10;varb,c;procedure p;bebin c:=b+aend;,begin(*主程序体部分*)read(b)
12、;while b#0dobegincall p;write(2*c);read(b);endend.,(2)int0 3 过程p的入口，为过程P开辟空间(3)lod13取变量b的值到栈顶(4)lit010取常量10到栈顶(5)opr02次栈顶和栈顶相加(6)sto14栈顶值送变量c中(7)opr00退栈并返回调用点,过程P对应的目标程序：过程体语句是c:=b+a,(8)int05主程序入口开辟5个栈空间read(b);的代码(9)opr016 从命令行读入值置于栈顶(10)sto03将栈顶值存入变量b中while b#0do的代码(11)lod03将变量b的值取至栈顶(12)lit00将常量值
13、0进栈(13)opr09次栈顶与栈顶是否不等(14)jpc024等时转(24)(条件不满足转),call p;的代码(15)cal02调用过程pwrite(2*c);的代码(16)lit02常数2进栈(17)lod04将变量c的值取至栈顶(18)opr04次栈顶与栈顶相乘(2*c)(19)opr014栈顶值输出至屏幕(20)opr015换行,read(b);(21)opr016从命令行读取值到栈顶(22)sto03栈顶值送变量b中(23)jmp011无条件转到循环入口(11)(24)opr00结束退栈,1、在以上代码之前有(0)jmp 0 8/8为主程序入口(1)jmp 0 2/2为过程P入口2、每个过程调用前，都在栈顶 分配3个单元，地址为02，分别指向定义和调用该过程的过程与返回地址3、在P中(3)lod 1 3/取外层变量b的值到栈顶;在主程序(11)lod 0 3/将本层定义的变量b的值取至栈顶,2.6 PL/0编译程序的语法错误处理,常见的语法错误：程序的开始单词错，表达式的开始单词错，语句的开始单词错，表达式的后继单词错，语句的后继单词错等等标识符和常量单词错：如在const,var,procedure等保留字后面不是标识符，常量说明中=后不是数字括号类错误：如beginend不配对，ifelse不配对分隔符错：如赋值语句左部变量后不是赋值号等,
