Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Інші
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Курсовий проект
Предмет:
Інші
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України.
Національний університет “Львівська політехніка”
ІКТАМ
Кафедра ЕОМ
КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
з предмету:
“Системне програмування”
на тему:
“Розробка системних програмних модулів та компонент систем програмування”
Львів-2007
АНОТАЦІЯ
Транслятором називається програма перекладу (трансляції) початкової програми, записаною вхідною мовою, в еквівалентну їй об`єктну програму. Якщо мова високого рівня є вхідною, а мова асемблера чи машинна – вихідною, то такий транслятор називається компілятором.
Компілятори дозволяють створювати об`єктні модулі, які пізніше, після етапу зв`язування відлагоджувачем, перетворюються у виконавчі файли.
Потреба різноманіття компіляторів дуже важлива, це прямо залежить від вхідної мови, яку він перекладає. Кожна з них реалізує клас задач, необхідних для користувача.
Кажучи простіше, існує виконавець – автомат або персональна ЕОМ, що вміє реалізувати скінчений набір дій. Наказ на виконання дії з вказаного набору, що виражається певним, раніше обумовленим способом, називається розпорядженням, а вся сукупність допустимих наказів – системою розпорядження виконавця.
Даючи завдання виконавцю на деяку роботу, ми звичайно даємо йому не одне розпорядження, а деяку скінчену послідовність розпоряджень, задаючи також порядок, у якому вони виконуються. Така послідовність розпоряджень з вказанням порядку їх виконання називається програмою.
Саме програма на певній мові програмування є вхідним даним для компілятора, що разом з відлагоджувачем перекладає послідовність команд у спеціальні машинні коди і здійснює виконання вхідної послідовності команд запуском відповідного виконавчого файлу.
ЗАВДАННЯ
Варіант 52;
Розробити компілятор вхідної мови програмування , короткий опис якої подано нижче:
- типи даних: int_4;
- оператор вводу: get ();
- оператор виводу: put ();
- блок тіла програми:
- оператор: do-while (сі);
- регістр ключових слів: Lov;
- регістр ідентифікаторів: Up-Low4 перший символ_;
- операції арифметичні: add, sub, *, /, %;
- операції порівняння: ==, !=, !>, !<
- операції логічні: not, and, or;
- коментар: {* *}
- ідентифікатори змінних, числові константи;
- оператор присвоєння: := ;
Для отримання виконавчого файлу на виході розробленого транслятора скористатися програмами tasm.exe і tlink.exe.
ЗМІСТ
АНОТАЦІЯ 2
ЗАВДАННЯ 3
ВСТУП 6
1. ОГЛЯД МЕТОДІВ ТА СПОСОБІВ ПРОЕКТУВАННЯ ТРАНСЛЯТОРІВ 7
1.1. Введення в компіляцію 7
1.2. Структура компілятора 7
1.3. Проходи компілятора 9
1.4. Засоби побудови компіляторів 10
1.5. Спрощена модель компілятора 11
1.6. Лексичний аналіз 13
1.7. Синтаксичний аналіз 14
2. ФОРМАЛЬНИЙ ОПИС ВХІДНОЇ МОВИ ПРОГРАМУВАННЯ 16
2.1. Деталізований опис вхідної мови в термінах розширеної нотації
Бекуса-Наура. 16
2.2. Термінальні символи та ключові слова 17
3. РОЗРОБКА ТРАНСЛЯТОРА ВХІДНОЇ МОВИ ПРОГРАМУВАННЯ 18
3.1. Вибір технології програмування 18
3.2. Проектування таблиць транслятора 19 3.3. Розробка лексичного аналізатора 21
3.4. Розробка синтаксичного та семантичного аналізатора 26
3.5. Розробка генератора коду 30
4. ОПИС ПРОГРАМИ (В ТОМУ ЧИСЛІ ГРАФ-СХЕМ) 31
5. ОПИС ІНТЕРФЕЙСУ ТА ІНСТРУКЦІЯ КОРИСТУВАЧЕВІ 37
6. ВІД ЛАГОДЖЕННЯ ТА ТЕСТУВАННЯ ПРОГРАМИ 38
6.1. Виявлення лексичних помилок 38
6.2. Виявлення синтаксичних помилок 38
6.3. Виявлення семантичних помилок 38
6.4. Загальна перевірка коректності роботи транслятора 39
7. ВИСНОВКИ 40
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 41
ДОДАТКИ 42
Додаток 1. Текст програми-транслятора на мові С++. 42
Додаток 2. Текст програми з лексичними помилками. 112
Додаток 3. Текст файлу з повідомленнями про лексичні помилки. 112
Додаток 4. Текст програми з синтаксичними помилками. 112
Додаток 5. Текст файлу з повідомленнями про синтаксичні помилки. 113
Додаток 6. Текст програми з семантичними помилками. 113
Додаток 7. Текст файлу з повідомленнями про семантичні помилки. 113
Додаток 8. Текст коректної програми. 114
Додаток 9. Результати виконання програми. 115
ВСТУП
Компілятори становлять істотну частину програмного забезпечення ЕОМ. Це пов’язано з тим, що мови високого рівня стали основним засобом розробки програм. Тільки дуже незначна частина програмного забезпечення, що вимагає особливої ефективності, програмується за допомогою асемблерів. На сьогодні існує досить багато мов програмування. Нарівні з традиційними мовами, такими, як Fortran, широке поширення отримали так звані «універсальні мови» (Паскаль, Сі, Модула-2, Ада та інші), а також деякі спеціалізовані (наприклад, мова обробки облікових структур Лісп). Крім того, велике поширення отримали мови, пов’язані з вузькими предметними областями, такі, як вхідні мови пакетів прикладних програм.
Для деяких мов є досить багато реалізацій. Наприклад, реалізацій Паскаля, Модули-2 або Сі для ЕОМ типу IBM/PC на ринку десятки. З іншого боку, постійно зростаюча потреба в нових компіляторах пов’язана з бурхливим розвитком архітектури ЕОМ. Цей розвиток йде у різних напрямах. Удосконалюється стара архітектура, як в концептуальному відношенні, так і по окремих, конкретних лініях. Це можна проілюструвати на прикладі мікропроцесора Intel 80х86. Послідовні версії цього мікропроцесора 8086, 80186, 80286, 80386, 80486, 80586 відрізняються не тільки технічними характеристиками, але і, що більш важливо, новими можливостями і, значить, зміною (розширенням) системи команд. Отже, це вимагає нових компіляторів (або модифікації старих).
Також бурхливо розвивається різна паралельна архітектура – векторні системи, багатопроцесорні системи, а також системи з широким командним словом (VLIW), варіантом яких є суперскалярні ЕОМ. На ринку вже є десятки типів ЕОМ з паралельною архітектурою, починаючи від супер-ЕОМ (Cray, CDC та інші), через робочі станції (наприклад, IBM/RS-6000) і закінчуючи персональними (наприклад, на основі мікропроцесора і860). Отже, для кожної з машин створюються нові компілятори для багатьох мов програмування. Тут необхідно також відмітити, що нова архітектура вимагає розробки абсолютно нових підходів до створення компіляторів, так що поряд з розробкою компіляторів ведеться і велика наукова робота по створенню нових методів трансляції.
1. ОГЛЯД МЕТОДІВ ТА СПОСОБІВ ПРОЕКТУВАННЯ ТРАНСЛЯТОРІВ
1.1. Введення в компіляцію.
Транслятором називається програма перекладу (трансляції) початкової програми, записаної вхідною мовою, в еквівалентну їй об`єктну програму. Якщо мова високого рівня є вхідною, а мова асемблера чи машинна – вихідною, то такий транслятор називається компілятором. Програма, записана мовою високого рівня, найчастіше має два етапи – компіляції та виконання. На першому початкова програма перекладається машиною А в об`єктну програму мовою машини, на другому вона заноситься в пам`ять машини В. При її виконанні, за необхідності вводяться початкові дані та виводяться результати. Якщо А і В –різні машини, то говорять, що на ЕОМ А виконується крос-компіляція, і такий транслятор називається крос-компілятором.
Інтерпретатором є різновид транслятора для перекладу початкової програми в програму, записану простою проміжною алгоритмічною мовою, та для її виконання. Деякі програми в проміжну форму не перекладається, а відразу виконуються. Інтерпретатор простіший від компілятора, але працює повільніше.
Транслятор з різними вхідною та об`єктною мовами високого рівня називається препроцесором. Як частина компілятора, він при бажанні може використовуватися самостійно для розширення можливостей конкретної мови програмування (наприклад мови Сі).
1.2. Структура компілятора.
Компілятор – це велика за розмірами програма. Складання компілятора ділять на фази, на яких перетворюють одне зображення програми в інше.
Фази лексичного (ЛА) та синтаксичного (СА) аналізів розкладають початкову програму на частини. Генерація проміжного коду (ГПК), оптимізація (ОК) та генерація коду (ГК) машини синтезують об`єктну програму. Керування таблицями (КТ) та обробка помилками (ОП) використовуються на всіх фазах компіляції (див. рис.1).
Лексичний аналіз об`єднує літери в лексеми – службові слова, ідентифікатори, знаки операцій та пунктуації. Лексеми можна кодувати цілими числами, наприклад, do-одиницею, “+” – двійкою, ідентифікатор – трійкою, константу – четвіркою тощо. До коду лексем ідентифікаторів і констант додається ще одна величина – вид чи значення лексеми.
Синтаксичний аналіз групує лексеми в синтаксичні структури, які можуть бути складовими інших синтаксичних структур; наприклад, А+В може входити в оператор чи вираз. Як рекурсивні структури даних, вони зображуються (явно чи неявно) у формі дерева з лексемами в вузлах і з позначенням синтаксичних конструкцій у внутрішніх вузлах. Крони піддерев відтворюють частини програми відповідної синтаксичної конструкції. Генерація проміжного коду створює послідовності найпростіших інструкцій (команд), складених з коду операцій та кількох операндів. Ці інструкції відрізняються від команд асемблера тим, що в них не вказуються конкретні регістри ЕОМ, необхідні для використання. Необов`язкова оптимізація коду має призначенням створення проміжного коду, за якого об`єктна програма буде ефективніша щодо часу виконання та обсягу потрібної пам`яті. У фазу ГК складається об`єктний код. Для цього розв`язуються такі задачі: розміщення даних у пам`яті, вибір коду доступу до них та вибір регістрів для обчислень.
Керування таблицями розв`язує задачу зберігання імен, використаних у програмі, інформації про них (наприклад, типу даних) та доступу до цієї інформації. Переважно використовується таблиця символів як структура даних. Обробка помилок відбувається кожного разу, коли помічені дефекти у програмі. Вона полягає у формуванні повідомлення про помилку та її нейтралізації, тобто виправленні інформації для передачі наступній фазі, щоб остання могла виконуватися. Основна мета – за одну обробку програми компілятором виявити максимум помилок.
1.3. Проходи компілятора.
При реалізації компілятора одна чи декілька фаз (можлива частина фази) об’єднуються в програмні модулі, названі проходами. За кожного проходу прочитується з файлу початкова програма чи результат попереднього проходу; здійснюється перетворення, задане його фазами; записується результат у проміжний або в результатний файл. Число проходів та методика об`єднання фаз у прохід визначаються особливостями вхідної мови та ЕОМ. Так, у мові ПЛ-1 описи даних можуть з`явитися після їхнього використання, як наприклад у групі операторів goto M; . . . ; M: a:=b+c;, де до ідентифікатора М звертаються раніше, ніж до опису. За такої ситуації скласти повністю код для оператора goto M; не можна до обробки опису М (оператора М: а:=b+c). Реалізація таких мов потребує щонайменше двох проходів. Багатопрохідний компілятор займає менше оперативної пам`яті ЕОМ від однопрохідного, але працює повільніше через необхідність багаторазового читання та записування файлів.
Модульна організація компілятора відтворена у трипрохідному неоптимізуючому компіляторі (рис.2.), що працює з чотирма поданнями (4 файла): початковою програмою –ланцюжком символів; послідовністю лексем; проміжним кодом і результатним списком машинних команд. Тут синтаксичний аналіз та генерація проміжного коду об`єднані в один прохід.
Кілька проходів можна скомбінувати в один, виконуючи їх паралельно із взаємною синхронізацією – таким чином створюється однопрохідний компілятор (рис.3.) Результат одного проходу, потрібний іншому, завдяки синхронізації та буферам дозволяє побудувати необхідний інтерфейс між фазами. Як правило, в однопрохідному компіляторі ведучою є фаза синтаксичного аналізу, яка кожного разу, коли потрібна їй лексема, запрошує фазу лексичного аналізу, керує генерацією проміжного коду, передає команди цього коду генератору коду для створення об`єктної програми. Проблеми, що виникають при використанні елемента даних раніше його означення за єдиного проходу, можна розв`язати методом оберненого заповнення: при генерації коду для команди goto M; за невизначеного М формується неповна команда і запам`ятовується її місце, а в момент визначення мітки М заповнюються всі порожні місця. Проте цей метод працює тоді, коли віддаль між точками використання та означення імені невелика.
1.4. Засоби побудови компіляторів.
Існують спеціальні засоби (компілятори компіляторів, генератори компіляторів тощо) для полегшення конструювання компіляторів. Ідеальною вважається ситуація, коли є програма (або система програм), яка автоматично будує компілятор, маючи на вході описи лексики, синтаксису вхідної мови, результатів перетворень синтаксичних конструкцій та опис цільової машини.
Для полегшення побудови компіляторів розроблені такі основні інструментальні засоби: генератор лексичних аналізаторів, в якому інформація про лексеми задається регулярними виразами, а можливі дії обробки – операторами мови Сі; генератор, який за граматикою початкової мови створює СА з діями обробки; засоби генерації коду – спеціальні мови, зручні для опису процесу генерації машинного коду.
Основна проблема при реалізації мови програмування полягає в урахуванні суперечливих умов. Тому при складанні компілятора доводиться йти на компроміси, беручи до уваги, як буде використовуватися компілятор; що важливіше – швидкість компіляції чи якість об’єктної програми; створюється компілятор для нової ЕОМ чи ні; які інструментальні засоби можна залучати. Проект повинен давати можливість просто вносити зміни.
В реалізації мов високого рівня часто використовується специфічний тільки для компіляції засіб “розкрутки”. З кожним компілятором завжди зв`язані три мови програмування: Х – початкова, Y – об`єктна та Z – інструментальна. Компілятор перекладає програми мовою Х в програми, складені мовою Y, при цьому сам компілятор є програмою написаною мовою Z
(позначатимемо компілятор як ).
Припустимо, що треба реалізувати нову мову високого рівня L для двох ЕОМ подібної організації А та В, і обидві ЕОМ не мають якихось інструментальних засобів для прискорення процесу створення компілятора. Покажемо, що треба зробити, щоб побудувати . Для цього виділимо в мові L підмножину S, достатню, щоб створити компілятор для перекладу з мови L на мову А, і побудуємо та протестуємо . Потім напишемо на підмножині S компілятор для перекладу з мови L на мову А. Пропустивши програму через компілятор одержимо необхідний компілятор : ((.
Реалізація після цього мови L для ЕОМ В значно простіша – треба переписати компілятор в компілятор ; транслювати програму в програму компілятором : ((, повторно транслювати програму компілятором і одержати потрібний компілятор : ((.
1.5. Спрощена модель компілятора.
Перевід програм, написаних на мовах програмування високого рівня на мову машинних кодів, виконуваних комп’ютером, здійснюється спеціальними програмами, які називаються трансляторами. За способом роботи транслятори поділяються на компілятори та інтерпретатори. Компілятор повинен виконати наступні кроки:
Розпізнавати визначені рядки та окремі символи як базові елементи мови
Розпізнавати визначені комбінації елементів як синтаксичні одиниці i інтерпретувати їх значення
Генерувати вiдповiднi об’єктні коди
Компіляція може проводитись в декілька переглядів вихідного файла.
На першому перегляді відбувається лексичний аналіз. Компілятор виділяє окремі слова і символи, пропускаючи роздільники і коментарі, створює таблицю лексем. Другий перегляд відповідає синтаксичній фазі. Переглядається таблиця лексем, виділяються ідентифікатори і заносяться в таблицю змінних разом з їх типами, генерується об’єктна програма. Перший і другий перегляд можна об’єднати в один.
Починаючи з третього перегляду, відбуваються фази оптимізації, генерації асемблерного коду та інші.
На фазі лексичного аналізу вихідна програма, що являє собою потік символів, розбивається на лексеми – слова відповідно до визначення мови. Основним формалізмом, що лежить в основі реалізації лексичних аналізаторів, є кінцеві автомати і регулярні вирази. Лексичний аналізатор може працювати в двох основних режимах: або як підпрограма, що викликається синтаксичним аналізатором, або як повний прохід, результатом якого є файл лексем. У процесі виділення лексем, лексичний аналізатор може, як самостійно будувати таблиці імен і констант, так і видавати значення для кожної лексеми при черговому зверненні до нього. У цьому випадку таблиця імен будується в подальших фазах (наприклад, в процесі синтаксичного аналізу). На етапі лексичного аналізу виявляються деякі (найпростіші) помилки (недопустимі символи, невірний запис чисел, ідентифікаторів та інше).
Основна задача синтаксичного аналізу – розбір структури програми. Результатом синтаксичного аналізу є синтаксичне дерево з посиланнями на таблицю імен. У процесі синтаксичного аналізу також виявляються помилки, пов’язані зі структурою програми. До синтаксичного аналізу входить і семантичний, на етапі якого перевіряється правильність тексту вихідної програми з точки зору семантики вихідної мови. Окрім перевірки, семантичний аналіз повинен виконувати перетворення тексту, що потребує семантика вихідної мови (наприклад, добавлення функцій неявного перетворення типів).
Після успішного завершення синтаксичного аналізу програма може бути переведена у внутрішнє представлення. Це робиться для цілей оптимізації і/або зручності генерації коду. Ще однією метою перетворення програми у внутрішнє представлення є бажання мати незалежний, від конкретної архітектури, компілятор. Тоді тільки остання фаза (генерація коду) є машинно-залежною. Для внутрішнього представлення, може використовуватися префіксна або постфіксна форма запису, орієнтований граф, трійки, четвірки і інші.
Підготовка до генерації коду – це фаза, на якій компілятором виконуються попередні дії, які безпосередньо пов’язані з синтезом тексту результуючої програми, але ще не ведуть до отримання тексту на результуючій мові. Як правило в цю фазу входять дії, що пов’язані з ідентифікацією елементів мови, розподіленням пам’яті та інше.
Генерація коду – це фаза, яка безпосередньо зв’язана з породженням команд, що складають конструкції результуючої мови і в цілому текст результуючої програми. Окрім цього, фаза генерації коду включає в себе оптимізацію – процес, що пов’язаний з опрацюванням вже існуючого результуючого коду. Інколи оптимізацію виділяють в окрему фазу компіляції. Фаз оптимізації може бути декілька. Оптимізацію звичайно ділять на машинно-залежну і машинно-незалежну, локальну і глобальну. Частина машинно-залежної оптимізації виконується на фазі генерації коду. Глобальна оптимізація намагається брати до уваги структуру всієї програми, локальна – тільки невеликих її фрагментів. Глобальна оптимізація засновується на глобальному потоковому аналізі, який виконується на графі програми і представляє по суті перетворення цього графа. При цьому можуть враховуватися такі властивості програми, як міжпроцедурний аналіз, міжмодульний аналіз, аналіз областей життя змінних тощо.
1.6. Лексичний аналіз.
Основна задача лексичного аналізу – розбити вхідний текст, що складається з послідовності одиночних символів, на послідовність слів, або лексем, тобто виділити ці слова з безперервної послідовності символів. Всі символи вхідної послідовності з цієї точки зору розділяються на символи, що належать яким-небудь лексемам, і символи, що розділяють лексеми.
Звичайно всі лексеми діляться на класи. Прикладами таких класів є числа,
ідентифікатори, рядки. Окремо виділяються ключові слова і символи пунктуації (іноді їх називають символи-обмежувачі). Як правило, ключові слова – це деяка кінцева підмножина ідентифікаторів. З точки зору подальших фаз аналізу лексичний аналізатор видає інформацію двох типів: для синтаксичного аналізатора, працюючого услід за лексичним, істотна інформація про послідовності класів лексем, обмежувачів та ключових слів, а для семантичного аналізу, працюючого услід за синтаксичним, важлива інформація про конкретні значення окремих лексем (ідентифікаторів, чисел і т.д.). Тому загальна схема роботи лексичного аналізатора така. Спочатку виділяється окрема лексема. Якщо виділена лексема – обмежувач, то він (точніше, деяка його ознака) видається як результат лексичного аналізу. Ключові слова розпізнаються або явним виділенням безпосередньо з тексту, або спочатку виділяється ідентифікатор, а потім робиться перевірка на приналежність його до ключових слів. Якщо так, то видається ознака відповідного ключового слова, якщо немає – видається ознака ідентифікатора, а сам ідентифікатор зберігається окремо. Якщо виділена лексема належить якому-небудь з інших класів лексем (число, рядок і т.д.), то видається ознака класу лексеми, а значення лексеми зберігається.
Лексичний аналізатор може працювати або як самостійна фаза трансляції, або як підпрограма, працююча за принципом «дай лексему». У першому випадку виходом лексичного аналізатора є файл лексем, у другому лексема видається при кожному зверненні до лексичного аналізатора (при цьому, як правило, тип лексеми повертається як значення функції, а значення передається через глобальну змінну). З точки зору формування значень лексем, належних класам лексем, лексичний аналізатор може або просто видавати значення кожної лексеми і в цьому випадку побудова таблиць переноситься на більш пізні фази, або він може самостійно будувати таблиці об'єктів (ідентифікаторів, рядків, чисел і т.д.). У цьому випадку, як значення лексеми видається покажчик на вхід у відповідну таблицю.
Робота лексичного аналізатора описується формалізмом кінцевих автоматів. Однак безпосередній опис кінцевого автомата незручний практично. Тому для опису лексичних аналізаторів, як правило, використовують або формалізм регулярних виразів, або формалізм контекстно вільних граматик. По опису лексичного аналізатора у вигляді регулярних виразів або автоматної граматики будується кінцевий автомат, що розпізнає відповідну мову.
1.7. Синтаксичний аналіз .
Синтаксичний аналіз – це процес, в якому досліджується таблиця лексем, або кожна окрема лексема, яку повернув лексичний аналізатор, і визначається, чи відповідає вона структурним умовам, що явно сформульовані у визначені синтаксису мови. Синтаксичний аналізатор сприймає вихід лексичного аналізатора і розбирає його у відповідності до граматики вихідної мови. Але, в граматиці вихідної мови, як правило не вказується, які конструкції слід вважати лексемами. Прикладами конструкцій, які як правило розпізнаються на фазі лексичного аналізу, можуть бути ключові слова, константи та ідентифікатори. Але ці ж самі конструкції можуть розпізнаватися і синтаксичним аналізатором. На практиці не існує конкретного правила, що визначає, які конструкції повинні розпізнаватися на фазі лексичного аналізу, а які на фазі синтаксичного. Як правило, це визначає розробник компілятора, виходячи з технологічних аспектів програмування, а також синтаксису та семантики вхідної мови.
Синтаксичний аналізатор – це частина компілятора, яка відповідає за виявлення основних синтаксичних конструкцій вихідної мови. В задачу синтаксичного аналізатора входить: знайти та виділити основні синтаксичні конструкції мови в тексті програми, встановити тип та правильність кожної синтаксичної конструкції і представити синтаксичні конструкції у вигляді, зручному для подальшої генерації тексту результуючої програми. Як правило, синтаксичні конструкції мови програмування можуть бути описані за допомогою контекстно-вільних граматик. Розпізнавач дає відповідь на питання, належить чи ні, ланцюжок вхідних символів заданій мові. Але, задача синтаксичного аналізу, не обмежується тільки такою перевіркою. Синтаксичний аналізатор повинен мати, деяку результуючу мову, за допомогою якої він передає наступним фазам компіляції, інформацію про знайдені і розібрані синтаксичні конструкції.
2. ФОРМАЛЬНИЙ ОПИС ВХІДНОЇ МОВИ ПРОГРАМУВАННЯ
2.1. Деталізований опис вхідної мови в термінах розширеної нотації Бекуса-Наура.
Однією з перших задач, що виникають при побудові компілятора, є визначення вхідної мови програмування. Для цього використовують різні способи формального опису, серед яких я застосував розширену нотацію Бекуса-Наура (Backus/Naur Form - BNF).
<program> ::= mainprogram data <data_blok> start <code_blok> end .
<data_blok> ::= <type> [<declaration> [{, <declaration>} ] ] ; .
<type> ::= int_4 .
<declaration> ::= <ident> [ <is> <const> ] .
<is> ::= := .
<ident> ::= _<h_letter>[{<l _or_n>}] .
<l_or_n> ::= <l_letter>|<number> .
<h_letter> ::= A|B|C|D|E|F|G|H|I|J|K|L|N|M|O|P|Q|R|S|T|U|V|W|X|Y|Z .
<l_letter> ::= a|b|c|d|e|f|g|h|i|j|k|l|n|m|o|p|q|r|s|t|u|v|w|x|y|z .
<number> ::= 0|1|2|3|4|5|6|7|8|9 .
<const> ::= [-]<number>[{number}] .
<code_blok> ::= <statement> [{<statement>}] .
<statement> ::= <equation>|<cycle>|<get>|<put> .
<equation> ::= <ident><is><expression> .
<expression> ::= [(] <operand> [)] [{ [)]<operation>[(]<operand> [)] }] ; .
<operand> ::= <ident>|<const> .
<operation> ::= add|sub|/|*|%|not|or|and|!>|!<|!=|== .
<cycle> ::= <do><code_blok> <while> .
<do> ::= do <open_blok> .
<open_blok> ::= { .
<while> ::= <close_blok> while <expression> .
<close_blok> ::= } .
<get> ::= get(<ident>); .
<put> ::= put <expression> .
2.2. Термінальні символи та ключові слова.
Визначимо окремі термінальні символи та нерозривні набори термінальних символів (ключові слова):
;
, := add
sub
*
/
%
and
not
or
!>
!<
==
!=
( )
{
} int_4
mainprogram
data
start
end
put
get
do
while
До термінальних символів віднесемо також усі цифри (0-9), латинські букви (a-z, A-Z), символи табуляції,символ переходу на нову стрічку, пробілу, знаку “-“ та підчерку.
3. РОЗРОБКА ТРАНСЛЯТОРА ВХІДНОЇ МОВИ ПРОГРАМУВАННЯ
3.1. Вибір технології програмування.
Для ефективної роботи створюваної програми важливу роль відіграє попереднє складення алгоритму роботи програми, алгоритму написання програми і вибір технології програмування, а саме використання яких структур, типів даних чи алгоритмів дасть нам виграш у кількості коду, його якості і ефективності чи в розумінні.
Тому робимо аналіз нашої програми. Для роботи з балансом дужок чи операторів, таких операторів як do{}while(); нам знадобиться структура стек. Тому на основі знань, здобутих в курсі основ програмування реалізовуємо стек, а також необхідні функції для роботи з ним: Push (закинути значення до стеку), Pop (витягнути значення зі стеку), IsEmpty (перевірка на порожній стек), IsFull (перевірка на повний стек), Init (ініціалізація стеку).
Для полегшення роботи з типами використовуємо тип enum для перерахування всіх можливих типів і полегшення наступного опрацювання лексем.
Для полегшення обробки лексем також використовуємо структуру Lexem для зберігання імені лексеми, значення (якщо це число), її типу та рядка вхідного файлу (для полегшення обробки помилок).
Також використовуємо структуру Reg для зберігання робочих даних програми – таблиці лексем, таблиці ідентифікаторів, деяких допоміжних змінних, необхідних для використання у різних функціях програми, і буфер для виразу в постфіксній формі.
Крім того, доцільним є розбиття коду на підпрограми (функції), оскільки великі частини коду часто повторюються. Для цього, наприклад, створені функції PrintAND, PrintOR, PrintNOT, PrintEQ, PrintNG, PrintNL тощо.
Використання даних структур повинно спростити написання коду програми і полегшити її розуміння і читабельність, тому, на мою думку, технологія програмування вибрана вірно.
3.2. Проектування таблиць транслятора.
Використання таблиць значно полегшує створення трансляторів, тому у даному випадку використовуються кілька таблиць:
1) Таблиця лексем з елементами, які мають таку структуру:
Lexema LexAr[1000]; //таблиця лексем з елементами типу Lexema
typedef struct Lexem
{
char name[50]; //ім’я
int value; //значення
TypeOfLex type; //тип
}Lexema;
enum TypeOfLex
{
mainprogram,
data,
int4,
start,
end,
do_,
while_,
put,
get,
var,
number,
separator, //;
koma, //,
open, //(
close, //)
openblok, //{
closeblok, //}
add_,
sub_,
not_,
and_,
or_,
mul_, // *
div_, // /
mod_, // %
is, //:=
eq, //==
neq, //!=
ng, //!>
nl, //!<
eof,
us //неопізнаний символ
};
2) Таблиця ідентифікаторів з елементами типу Identificator та додатковою цілочисельною змінною цілочисельного типу в якій зберігається кількість визначених змінних. Структура елементів така:
typedef struct ID
{
char name[50]; //ім’я
int val; //значення
}Identificator;
3.3. Розробка лексичного аналізатора.
Основна задача лексичного аналізу – розбити вихідний текст, що складається з послідовності одиночних символів, на послідовність слів, або лексем, тобто виділити ці слова з безперервної послідовності символів. Всі символи вхідної послідовності з цієї точки зору розділяються на символи, що належать яким-небудь лексемам, і символи, що розділяють лексеми. В цьому випадку використовуються звичайні засоби обробки рядків. Вхiдна програма проглядається послідовно з початку до кінця. Базовi елементи, або лексичнi одиницi, роздiляються пробілами, знаками операцiй i спецiальними символами (новий рядок, знак табуляції), i таким чином видiляються та розпізнаються iдентифiкатори, лiтерали i термiнальнi символи (операцiї, ключові слова).
При виділенні лексеми вона розпізнається та записується у таблицю лексем за допомогою відповідного номера лексеми, що є унікальним для кожної лексеми із усього можливого їх набору. Це дає можливість наступним фазам компiляції звертатись лексеми не як до послідовності символів, а як до унікального номера лексеми, що значно спрощує роботу синтаксичного аналізатора: легко перевіряти належність лексеми до відповідної синтаксичної конструкції та є можливість легкого перегляду програми, як вгору, так і вниз, від текучої позиції аналізу. Також в таблиці лексем ведуться записи, щодо рядка відповідної лексеми – для місця помилки – та додаткова інформація.
При лексичному аналiзі виявляються i вiдзначаються лексичнi помилки (наприклад, недопустимi символи i неправильнi iдентифiкатори). Лексична фаза вiдкидає також i коментарi, оскiльки вони не мають нiякого впливу на виконання програми, отже ж й на синтаксичний розбір та генерацію коду.
Лексичний аналізатор (сканер) не обов’язково обробляє всю програму до початку всіх інших фаз. Якщо лексичний аналіз не виділяється як окрема фаза компіляції, а є частиною синтаксичного аналізу, то лексична обробка тексту програми виконується по мірі необхідності по запиту синтаксичного аналізатора.
В даному курсовому проекті реалізовано прямий лексичний аналізатор, який виділяє з вхідного тексту програми окремі лексеми і на основі цього формує таблицю. На рисунках 1 і 2-4 показано блок-схеми лексичного аналізу.
Рис1. Блок-схема лексичного аналізатора.
Рис2. Блок-схема функції одержання лексем (частина 1).
Рис3. Блок-схема функції одержання лексем (частина 2).
Рис4. Блок-схема функції одержання лексем (частина 3).
3.4.Розробка синтаксичного аналізатора
Синтаксичний аналіз – це процес, в якому досліджується послідовність лексем, яку повернув лексичний аналізатор, і визначається, чи відповідає вона структурним умовам, що сформульовані у визначені синтаксису мови.
Синтаксичний аналізатор – це частина компілятора, яка відповідає за виявлення основних синтаксичних конструкцій вхідної мови. В задачу синтаксичного аналізатора входить: знайти та виділити основні синтаксичні конструкції мови в послідовності лексем програми, встановити тип та правильність побудови кожної синтаксичної конструкції і представити синтаксичні конструкції у вигляді, зручному для подальшої генерації тексту результуючої програми. Як правило, синтаксичні конструкції мови програмування можуть бути описані за допомогою контекстно-вільних граматик. Розпізнавач дає відповідь на питання, належить чи ні, ланцюжок вхідних лексем заданій мові.
В даному трансляторі синтаксичний аналізатор працює паралельно почергово з генератором коду, частиною якого він і є. Принцип роботи такий: на основі нижче наведеного дерева граматичного розбору (рис.5) аналізується черговий набір послідовних лексем та викликається відповідна генерація асемблерного коду. Потім знову вище описані дії повторюються поки не обробляться всі лексеми.
На рисунках 6 та 7 показано блок-схему роботи синтаксичного аналізатора.
Рис.5 Дерево граматичного розбору.
Рис.6 Блок-схема синтаксичного аналізатора(частина 1).
Рис.7 Блок-схема синтаксичного аналізатора(частина 2).
3.5.Розробка генератора коду
Генерація коду – це машинно-залежний етап компіляції, під час якого відбувається побудова машинного еквівалента вхідної програми. Зазвичай входом для генератора коду служить проміжна форма представлення програми, а на виході може з’являтися об’єктний код або модуль завантаження.
У компілятора, реалізованого в даній курсовій роботі, вихідна мова - програма на мові Assembler. Ця програма записується у файл, що має таку ж саму назву, як і файл з вхідним текстом, але розширення “asm”. Генерація коду відбувається одразу ж після синтаксичного аналізу.
В даному трансляторі генератор коду послідовно викликає окремі функції, які записують у вихідний файл частини коду.
PrintTitle(f,in);
Записує код заголовку програми.
CheckPresentGetPut();
Визначає присутність операторів вводу/виводу для наступної функції.
PrintData(f);
Записує сегмент даних (визначені змінні та службові буфери та змінні
19.11.2013 19:11-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора