實(shí)驗(yàn)三語義分析報告

1、編譯原理實(shí)驗(yàn)報告實(shí)驗(yàn)名稱：分析調(diào)試語義分析程序?qū)嶒?yàn)類型：驗(yàn)證型指導(dǎo)教師：專業(yè)班級：姓 名：學(xué) 號： 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)成績： 日期： 2016 年 6 月 3 日 實(shí)驗(yàn)三 分析調(diào)試語義分析程序一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^分析調(diào)試TEST語言的語義分析和中間代碼生成程序，加深對語法制導(dǎo)翻譯思想的理解，掌握將語法分析所識別的語法范疇變換為中間代碼的語義翻譯方法。2、 實(shí)驗(yàn)知識1.語法制導(dǎo)基本思想語法制導(dǎo)就是對文法中的每個產(chǎn)生式都附加一個語義動作或語義子程序，且在語法分析過程中，每當(dāng)需要使用一個產(chǎn)生式進(jìn)行推導(dǎo)或歸約時，語法分析程序除執(zhí)行相應(yīng)的語法分析動作外，還要執(zhí)行相應(yīng)的語義動作或調(diào)用相應(yīng)的語義子程序?；舅枷胧?，

2、根據(jù)翻譯的需要設(shè)置文法符號的屬性，以描述語法結(jié)構(gòu)的語義。例如，一個變量的屬性有類型，層次，存儲地址等。表達(dá)式的屬性有類型，值等。屬性值的計算和產(chǎn)生式相聯(lián)系。隨著語法分析的進(jìn)行，執(zhí)行屬性值的計算，完成語義分析和翻譯的任務(wù)。2. 翻譯方案設(shè)計1）設(shè)計原理：在實(shí)驗(yàn)二的基礎(chǔ)上為文法符號引進(jìn)一組屬性及相應(yīng)求值規(guī)則和動作，得到屬性翻譯文法，并引進(jìn)一個符號表（包括變量名，變量數(shù)據(jù)是否有效，變量地址，變量的具體數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)類型等），在進(jìn)行語法分析的同時，結(jié)合符號表完成語義分析與檢測，同時根據(jù)屬性翻譯文法的屬性及相關(guān)動作得到中間代碼（抽象機(jī)式匯編指令），最后通過模擬的抽象機(jī)運(yùn)行出結(jié)果。2）設(shè)計方法：（為動作標(biāo)志，

3、為繼承屬性，為綜合屬性）結(jié)合課本語法制導(dǎo)相關(guān)內(nèi)容對文法增加屬性和動作如下：以下列出有修改的屬性翻譯文法： <declaration_stat>vartablep,datap,codep int IDnname-defn,t;其中動作符號的含義如下 name-defn,t：插入符號表； <if_stat>if (<expr>)BRFlabel1<statement>BRlabel2 SETlabellabel1| if (<expr>) BRFlabel1<statement >BRlabel2 SETlabellabel1

4、else < statement > SETlabellabel2其中動作符號的含義如下 BRFlabel1 ：輸出 BRF label1； BRlabel2：輸出 BR label2； SETlabellabel1：設(shè)置標(biāo)號label1； SETlabellabel2：設(shè)置標(biāo)號label2；<while_stat>whileSETlabellabel1(<expression>) BRFlabel2 <statement >BRlabel1 SETlabellabel2其中動作符號的含義如下SETlabellabel1：設(shè)置標(biāo)號label1；B

5、RFlabel2 ：輸出 BRF label2；BRlabel1：輸出 BR label1；SETlabellabel2：設(shè)置標(biāo)號label2；<for_stat>for (<expression>POP;SETlabellabel1< expression >BRFlabel2BRlabel3;SETlabellabel4 < expression >POPBRlabel1) SETlabellabel3 < statement >BRlabel4SETlabellabel2其中動作符號的含義如下SETlabellabel1：設(shè)置標(biāo)

6、號label1； BRFlabel2 ：輸出 BRF label2； BRlabel3：輸出 BR label3；SETlabellabel4：設(shè)置標(biāo)號label4；BRlabel1：輸出 BR label1；SETlabellabel3：設(shè)置標(biāo)號label3；BRlabel4：輸出 BR label4；SETlabellabel2：設(shè)置標(biāo)號label2； <write_stat>write <expression>OUT;其中動作符號的含義如下 OUT：輸出 OUT <read_stat>read IDn LOOKnd INSTOdPOP;其中動作符號的含

7、義如下LOOKnd:查符號表n，給出變量地址d； 沒有，變量沒定義；IN：輸出IN；STOd：輸出指令代碼STO d；POP：將棧頂元素出棧<expression>IDnLOOKndASSIGN=<bool_expr>STOdPOP |<bool_expr>其中動作符號的含義如下LOOKnd:查符號表n，給出變量地址d； 沒有，變量沒定義；ASSIGN：記住當(dāng)前文件位置；STOd：輸出指令代碼STO d； <bool_expr><additive_expr>|< additive_expr >><additiv

8、e_expr>GT|< additive_expr ><<additive_expr>LES|< additive_expr >>=<additive_expr >GE|< additive_expr ><=< additive_expr >LE|< additive_expr >=< additive_expr >EQ|< additive_expr >!=< additive_expr >NOTEQ其中動作符號的含義如下GT：次棧頂與棧頂作大于比較

9、；LES：次棧頂與棧頂作小于比較；GE：次棧頂與棧頂作大于等于比較；LE：次棧頂與棧頂作小于等于比較；EQ：次棧頂與棧頂作等于比較；NOTEQ：次棧頂與棧頂作不等于比較；B+<term>BADD | -<term>BSUB | <additive_A>+<term><additive_A>ADD | -<term><additive_A>SUB | 其中動作符號的含義如下ADD：操作數(shù)相加；SUB：操作數(shù)相減；C*<factor>CMULT | /<factor>CDIV | <t

10、erm_A>*<factor><term_A>MULT | /<factor><term_A>DIV | 其中動作符號的含義如下MULT：操作數(shù)相乘；DIV：操作數(shù)相除； < factor >(< expression >)| IDnLOOKndLOADd |NUMiLOADIi其中動作符號的含義如下LOOKnd：查符號表n，給出變量地址d； 沒有，變量沒定義；LOADd：將地址d的變量入棧；LOADIi：將常量i入棧；3)設(shè)計結(jié)果：1) <program><declaration_list>

11、<statement_list>2)<declaration_list><declaration_stat> <declaration_list>| 3) <declaration_stat>vartablep,datap,codep int IDnname-defn,t;4) <statement_list><statement><statement_list>| 5) <statement> <if_stat>|<while_stat>|<for_sta

12、t>|<read_stat> |<write_stat>|< compound_stat > |<expression_stat>6) <if_stat>if (<expr>)BRFlabel1<statement>BRlabel2 SETlabellabel1| if (<expr>) BRFlabel1<statement >BRlabel2 SETlabellabel1else < statement > SETlabellabel27) <while_st

13、at>whileSETlabellabel1(<expression>)BRFlabel2 <statement >BRlabel1 SETlabellabel28) <for_stat>for (<expression>SETlabellabel1< expression >BRFlabel2BRlabel3;SETlabellabel4 < expression >BRlabel1) SETlabellabel3 < statement >BRlabel29) <write_stat>wr

14、ite <expression>OUT;10) <read_stat>read IDn LOOKnd INSTOdPOP;11)<compound_stat><statement_list>12)<expression_stat>< expression >POP;|;13) <expression>IDnLOOKndASSIGN=<bool_expr>STOdPOP |<bool_expr>14) <bool_expr><additive_expr><bo

15、ol_A>15) <bool_A>><additive_expr>GT|<<additive_expr>LES|>=<additive_expr >GE|<=< additive_expr >LE|=< additive_expr >EQ|!=< additive_expr >NOTEQ | 16) < additive_expr><term><additive_A>17) <additive_A>+<term><a

16、dditive_A>ADD | -<term><additive_A>SUB | 18) < term ><factor><term_A>19) <term_A>*<factor><term_A>MULT | /<factor><term_A>DIV | 20) < factor >(< expression >)| IDnLOOKndLOADd |NUMiLOADIi三、實(shí)驗(yàn)過程首先，理解書上的代碼和觀看相關(guān)的知識的PPT，深入理解屬性反應(yīng)文法

17、的作用，據(jù)此在我之前實(shí)驗(yàn)寫好的語法分析基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，寫出語義分析代碼。在語義分析里增加“不可引用未賦初值變量”的規(guī)則，在init()、showVarTable()、checkInitValue()中增加了相關(guān)操作。然后，結(jié)合棧式抽象機(jī)及其匯編指令相關(guān)命令的操作含義，模擬寫出TEST語言的抽象機(jī)模型用以運(yùn)行文法生成的中間代碼。最后，寫出執(zhí)行中間代碼的虛擬機(jī)程序。最后，編寫TEST語言程序進(jìn)行代碼實(shí)例測試，調(diào)試觀察運(yùn)行過程及結(jié)果，并調(diào)試修改程序BUG。代碼完成后，測試、完善。/定義符號表結(jié)構(gòu)，添加未賦初值記錄structchar name8;int address;int notInit;/未賦

18、初值vartablemaxvartablep;/改符號表最多容納maxvartablep個記錄/在插入符號表動作name-defn, t的程序中給notInit賦值為0，vartablevartablep.notInit =0;/在該函數(shù)給中判斷notInit的值是否為0和查詢表中是否有變量名，若查詢表中有該變量名，且notInit為0時，將該變量的notInit賦值為1，表示已經(jīng)判斷已經(jīng)賦值void init(char *name)/在該函數(shù)中首先判定變量是否聲明，再判定notInit的值是否為0，若變量是聲明了且notInit為0時，則判定變量未賦初值。void checkInitValu

19、e(char *name)4、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果1） 測試數(shù)據(jù)及結(jié)果（初始程序）2） 修改后的測試數(shù)據(jù)：（給sum和product賦初值）運(yùn)行結(jié)果如下3） 中間代碼如下： 五、討論與分析1、通過實(shí)驗(yàn)對課程知識點(diǎn)的理解實(shí)驗(yàn)后知識梳理與總結(jié)：通過TEST屬性文法的翻譯設(shè)計，了解了語法制導(dǎo)的基本過程及方法，明白了屬性文法的基本推導(dǎo)與構(gòu)造原理，了解了不同屬性之間的傳遞關(guān)系，動作的執(zhí)行流程，也了解了棧式抽象機(jī)及其匯編指令的執(zhí)行原理，了解了TEST語言抽象機(jī)的原理。語法制導(dǎo)：語法制導(dǎo)就是對文法中的每個產(chǎn)生式都附加一個語義動作或語義子程序，且在語法分析過程中，每當(dāng)需要使用一個產(chǎn)生式進(jìn)行推導(dǎo)或歸約時，語法分析程序除執(zhí)

20、行相應(yīng)的語法分析動作外，還要執(zhí)行相應(yīng)的語義動作或調(diào)用相應(yīng)的語義子程序。每個語義子程序都指明了相應(yīng)產(chǎn)生式中各個符號的具體含義，并規(guī)定了使用該產(chǎn)生式進(jìn)行分析時所應(yīng)采取的語義動作（如傳送或處理信息、查填符號表、計算值、產(chǎn)生中間代碼等等）。這種分析模式既把語法分析與語義處理分開，又令其平行地進(jìn)行，從而在同一遍掃描中同時完成語法分析和語義處理兩項(xiàng)工作。語法制導(dǎo)的屬性翻譯：以語法分析為基礎(chǔ)，伴隨語法分析的各步驟，執(zhí)行相應(yīng)的語義動作；具體方法如下： 1將文法符號所代表的語言成分的意思，用屬于該文法符號的屬性表示； 2用語義規(guī)則(語義規(guī)則的執(zhí)行就是語義動作)規(guī)定產(chǎn)生式所代表的語言成分之間的關(guān)系（即屬性之間的關(guān)

21、系），即用語義規(guī)則實(shí)現(xiàn)屬性計算。 3.語義動作(語義規(guī)則的執(zhí)行)： 在語法分析的適當(dāng)時刻（如推導(dǎo)或歸約）執(zhí)行附在對應(yīng)產(chǎn)生式上的語義規(guī)則，以實(shí)現(xiàn)對語言結(jié)構(gòu)語義的處理，如計算、查填符號表、生成中間代碼、發(fā)布出錯信息等。2、 回答實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的實(shí)驗(yàn)思考提出的問題。（1）語義及代碼生成程序中的符號表管理方案存在什么問題？提出改進(jìn)方案。答：按照原來書上的代碼，符號表用的是數(shù)組棧，空間上容易造成浪費(fèi)或溢出，可以使用map數(shù)組。但是我沒有實(shí)現(xiàn)使用map數(shù)組。此外，原來的代碼還沒有檢查是否賦初值，對引用了未賦初值的變量也檢測不出來，為此我在符號表結(jié)構(gòu)中增加了一個int類型的變量notInit來標(biāo)記變量是否賦初值

22、。（2）給出<declaration_stat>產(chǎn)生式所添加的動作含義。答：<declaration_stat>vartablep,datap,codep int IDnname-defn,t;其中動作符號的含義如下:name-defn,t：插入符號表；（3）給出<factor>產(chǎn)生式中所添加的動作含義。答： < factor >(< expression >)| IDnLOOKndLOADd |NUMiLOADIi其中動作符號的含義如下LOOKnd：查符號表n，給出變量地址d； 沒有，變量沒定義；LOADd：將地址d的變量入棧；LO

23、ADIi：將常量i入棧；（4）在抽象機(jī)模擬程序中是如何統(tǒng)計指令總數(shù)的？畫出流程圖并做說明答：由于抽象機(jī)使用的是書上后面的代碼進(jìn)行修改的，使用的用while循環(huán)來執(zhí)行每條指令，用i來統(tǒng)計指令總數(shù)，將每一條指令與code進(jìn)行比較，若兩者相同則執(zhí)行相應(yīng)的操作。執(zhí)行操作后i的次數(shù)加一，從而統(tǒng)計出指令總數(shù)。流程圖如下：開始i<codecount結(jié)束codei=LOAD| LOADIi+codei中內(nèi)容入棧棧頂指針+1codei=STOi+棧頂內(nèi)容存入data中codei=POP棧頂指針-1codei=ADD|SUB|MULT|DIV次棧頂與棧頂出棧并相加|相減|相乘|相除棧頂指針-1codei=B

24、Ri+i=codeicodei=BRFi+i=codei棧頂=0codei=EQ|NOTEQ|GT|LES|GE|LE|AND|OR次棧頂作=|!=|>|<|>=|<=|&&|棧頂?shù)慕Y(jié)果代替棧頂下面的元素棧頂指針-1codei=NOT將棧頂?shù)倪壿嬛迪喾碿odei=IN輸入數(shù)據(jù)放入棧頂棧頂指針+1codei=OUT棧頂出棧，輸出結(jié)果棧頂指針-1codei=STOP（5）如果要檢查變量在參與運(yùn)算時是否有值，應(yīng)當(dāng)如何處理？給出詳細(xì)的解決方案答：在符號表結(jié)構(gòu)中增加了一個int類型的變量notInit來標(biāo)記變量是否賦初值，當(dāng)變量聲明的時候給標(biāo)記賦值為0，當(dāng)表達(dá)式為

25、其賦初值時（如for_stat()和read_stat()），就將其變?yōu)?，在checkInitValue(char *name)函數(shù)中檢測用到的變量對應(yīng)的屬性，如果notInit是0則報錯，變量未賦值。6、 附錄：關(guān)鍵代碼（給出適當(dāng)注釋，可讀性高）TESTparse：/定義符號表結(jié)構(gòu)structchar name8;int address;int notInit;/未賦初值vartablemaxvartablep;/改符號表最多容納maxvartablep個記錄/插入符號表動作name-defn, t的程序如下：void name_def(char *name) int i,es=0;if

26、(vartablep >= maxvartablep)printf("符號表溢出n");exit(0);for(i=vartablep-1;i=0;i-)/查符號表 if (strcmp(,name)=0)deal_Error("變量重復(fù)定義",wordLine);break;strcpy(,name);vartablevartablep.address=datap;vartablevartablep.notInit =0;datap+;/分配一個單元，數(shù)據(jù)區(qū)指針加1varta

27、blep+;/查詢符號表返回地址void lookup(char *name,int *paddress)int i;for(i=0;i<vartablep;i+)if (strcmp(,name)=0)*paddress=vartablei.address;exit(0);deal_Error("變量未聲明!", wordLine);/<declaration_stat>vartablep,datap,codep int IDnname-defn,t;void declaration_stat()if (strcmp(&quo

28、t;int", wordType) = 0)fscanf(fp, "%s %s %d", wordType, wordValue, &wordLine);wordAll+;if (strcmp("ID", wordType) = 0)fscanf(fp, "%s %s %d", wordType, wordValue, &wordLine);wordAll+;name_def(wordValue);if (strcmp("", wordType) = 0)fscanf(fp, "

29、%s %s %d", wordType, wordValue, &wordLine);wordAll+;else deal_Error("聲明語句缺少;", wordLine - 1);else deal_Error("聲明語句ID錯誤", wordLine);else deal_Error("聲明語句缺少int", wordLine);/*if (<expression>)BRFlabel1 <statement > BRlabel2 SETlabellabel1 else < sta

30、tement > SETlabellabel2*/void if_stat()int es = 0, label1, label2;if (strcmp("if", wordType) = 0)fscanf(fp, "%s %s %d", wordType, wordValue, &wordLine);wordAll+;if (strcmp("(", wordType) = 0)/讀到if表達(dá)式的左括號fscanf(fp, "%s %s %d", wordType, wordValue, &w

31、ordLine);wordAll+;expression();if (strcmp(")", wordType) = 0)/讀到if表達(dá)式的右括號label1 = labelp+;/用label1記住條件為假時要轉(zhuǎn)向的標(biāo)號fprintf(fout, " BRF LABEL%dn", label1);/輸出假轉(zhuǎn)移指令fscanf(fp, "%s %s %d", wordType, wordValue, &wordLine);wordAll+;statement();label2 = labelp+;/用label2記住要轉(zhuǎn)向的標(biāo)

32、號fprintf(fout, " BR LABEL%dn", label2);/輸出無條件轉(zhuǎn)移指令fprintf(fout, "LABEL%d:n", label1);/設(shè)置label1記住的標(biāo)號if (strcmp("else", wordType) = 0)/讀到if語句中的else部分fscanf(fp, "%s %s %d", wordType, wordValue, &wordLine);wordAll+;statement();else deal_Error("缺少)", w

33、ordLine);else deal_Error("if語句缺少(", wordLine);else deal_Error("if語句錯誤", wordLine);fprintf(fout, "LABEL%d:n", label2);/設(shè)置label2記住的標(biāo)號/<for_stat>:= for(<expr>,<expr>,<expr>)<statement>/*<for_stat>:=for (<expression>SETlabellabel1&l

34、t; expression >BRFlabel2BRlabel3;SETlabellabel4 < expression >BRlabel1) SETlabellabel3 <語句 >BRlabel4SETlabellabel2 */void for_stat()int label1,label2,label3,label4; if (strcmp("for", wordType) = 0)fscanf(fp, "%s %s %d", wordType, wordValue, &wordLine);wordAll+;

35、if (strcmp("(", wordType) = 0)/讀入for語句左括號fscanf(fp, "%s %s %d", wordType, wordValue, &wordLine);wordAll+;expression();/for語句表達(dá)式1 判斷fprintf(fout, " POPn");if (strcmp("", wordType) = 0)/讀入for語句的第一個條件表達(dá)式后面的 ""label1 = labelp+;fprintf(fout, "LAB

36、EL%d:n", label1);/設(shè)置label1標(biāo)號fscanf(fp, "%s %s %d", wordType, wordValue, &wordLine);wordAll+;expression();/for語句條件表達(dá)式 2label2 = labelp+;fprintf(fout, " BRF LABEL%dn", label2);/輸出假條件轉(zhuǎn)移指令label3 = labelp+;fprintf(fout, " BR LABEL%dn", label3);/輸出無條件轉(zhuǎn)移指令if (strcmp(&

37、quot;", wordType) = 0)/讀入for語句的第 二 個條件表達(dá)式后面的 ""label4 = labelp+;fprintf(fout, "LABEL%d:n", label4);/設(shè)置label4標(biāo)號fscanf(fp, "%s %s %d", wordType, wordValue, &wordLine);wordAll+;expression();/for語句條件表達(dá)式 3fprintf(fout, " POPn");/fprintf(fout, " BR LAB

38、EL%dn", label1);/輸出無條件轉(zhuǎn)移指令if (strcmp(")", wordType) = 0)/for語句讀入右括號fprintf(fout, "LABEL%d:n", label3);/設(shè)置label3標(biāo)號fscanf(fp, "%s %s %d", wordType, wordValue, &wordLine);wordAll+;statement();fprintf(fout, " BR LABEL%dn", label4);/輸出無條件轉(zhuǎn)移指令fprintf(fout,

39、"LABEL%d:n", label2);/設(shè)置label2標(biāo)號else deal_Error("for語句缺少)", wordLine);else deal_Error("for語句缺少;", wordLine);else deal_Error("for語句缺少;", wordLine);else deal_Error("for語句缺少(", wordLine);else deal_Error("for語句錯誤", wordLine);/< factor >(&

40、lt; expression >)| IDnLOOKndLOADd |NUMiLOADIivoid factor()if (strcmp("(", wordType) = 0)fscanf(fp, "%s %s %d", wordType, wordValue, &wordLine);wordAll+;expression();if (strcmp(")", wordType) = 0)fscanf(fp, "%s %s %d", wordType, wordValue, &wordLine)

41、;wordAll+;else deal_Error("factor缺少)", wordLine);else if (strcmp("ID", wordType) = 0 | strcmp("NUM", wordType) = 0)int address;lookup(wordValue, &address);/查符號表，獲取變量地址checkInitValue(wordValue);fprintf(fout, " LOAD %dn", address);fscanf(fp, "%s %s %d", wordType, wordValue, &a