编译原理实验语义分析源代码C语言实现

### 编译原理实验语义分析源代码C语言实现 #### 实验背景及目标 本实验旨在通过具体的编程实践加深对编译原理中语义分析部分的理解与掌握。语义分析是编译器设计中的一个重要环节，其主要任务是对源程序进行更深层次的语法检查，并在这一过程中收集类型信息等数据，为后续的代码生成和优化做准备。本次实验通过一个简单的示例程序实现了基于C语言的语义分析过程，包括词法分析、语法分析以及中间代码生成等关键步骤。 #### 实验知识点解析 ##### 1. 词法分析 词法分析（也称作扫描或词法扫描）的任务是从输入字符流中识别出一个个有意义的符号序列，即所谓的“单词”或“记号”。这些记号可以是关键字、标识符、运算符、常量等。在给定的代码片段中，词法分析通过`scaner()`函数实现，该函数读取输入的字符序列并根据预定义的规则将其转换成一系列记号。 ##### 2. 语法分析 语法分析（或称作句法分析）的任务是在词法分析的基础上，按照某种形式文法检查输入的符号序列是否构成一个合法的程序，并构造出一个能够表示程序结构的数据结构（如抽象语法树）。在本实验中，语法分析是通过递归下降的方式实现的。具体而言，`lrparser()`函数负责整个程序的语法分析工作，而`yucu()`和`statement()`则分别对应于文法中的 `<语句串>` 和 `<赋值语句>` 的分析处理。 ##### 3. 语义分析与中间代码生成 语义分析是指在词法分析和语法分析之后，进一步检查程序的语义合法性，并收集有关程序的信息（如类型信息）的过程。在这个阶段，通常会生成一种中间代码，这种代码比源代码更接近机器码，便于后续的优化和目标代码生成。 在本实验中，语义分析和中间代码生成是通过生成三地址指令的形式来实现的。例如，对于语句 `a:=2+3*4;x:=(a+b)/c;`，程序会生成以下三地址指令： - `t1=3*4` - `t2=2+t1` - `a=t2` - `t3=a+b` - `t4=t3/c` - `x=t4` 这里的每条指令都是由一个结果（左操作数）和两个操作数（右操作数）组成，中间以等号分隔，这样的格式使得指令易于理解且方便后续的优化处理。 ##### 4. 语法文法规则 给定的代码片段中还定义了一组用于描述语法结构的文法规则： 1. `<程序> ::= begin <语句串> end` 2. `<语句串> ::= <语句> { ; <语句> }` 3. `<语句> ::= <赋值语句>` 4. `<赋值语句> ::= ID := <表达式>` 5. `<表达式> ::= <项> { + <项> | - <项> }` 6. `<项> ::= <因子> { * <因子> | / <因子> }` 7. `<因子> ::= ID | NUM | ( <表达式> )` 这些规则定义了程序的基本结构和语句的构成方式，例如 `<程序>` 必须以 `begin` 开始，以 `end` 结束，中间包含一系列 `<语句>`。而 `<语句>` 可以是 `<赋值语句>`，其中又包含了 `<表达式>` 等。 ##### 5. 具体实现细节 - **词法分析**：通过 `scaner()` 函数实现。 - **语法分析**：采用递归下降的方法，通过 `lrparser()`、`yucu()` 和 `statement()` 等函数完成。 - **中间代码生成**：通过 `emit()` 函数将语法分析的结果转换成三地址指令。 - **符号表管理**：虽然未在提供的代码片段中明确体现，但实际的实现中可能还需要维护一个符号表来记录变量的类型和其他相关信息。 通过本实验，不仅可以了解编译原理中语义分析的基本概念和方法，还可以学习到如何将这些理论知识应用于实际的编程实践中，从而更好地理解和掌握编译器的工作原理。