一个简单的C语言编译器
- 项目介绍：这是一个编译原理的大作业
- 团队成员：陈钰鼎、柳鑫、孟程昊、秦寅畅、祝鹏天
- 完成时间：2020.12.28
分工情况
- 词法分析: 陈钰鼎、孟程昊
- 语法分析: 柳鑫、秦寅畅
- 类型检查: 祝鹏天
- 代码优化: 柳鑫
- 错误分析: 柳鑫
- 汇编程序: 祝鹏天
- 符号表: 祝鹏天
加分项
- 支持函数调用
- 支持数组运算（一维数组、二维数组）
环境要求：flex bison g++11 python3 jdk-14
工具：Mars（汇编器）
运行 test 文件夹下的 order.sh
flex syntax3.l
echo "Flex Over"
bison -vdty compiler2.y
echo "Yacc Over"
g++ -std=c++11 -o compiler ../source/TableNode.cpp tree.cpp Praser.cpp middleCode.cpp tools.cpp Optimize.cpp lex.yy.c y.tab.c
echo "compiler Over"
./compiler test.c
运行 mips 文件夹下的 order.sh
cp ../test/innerCode.txt inter.txt
python3 objectcode.py
java -jar Mars4_5.jar
生成的目标代码在 result.asm 中
在 Mars 中运行 result.asm 文件
测试者可以选择更改 /test/order.sh 第7行中的测试文件名，来修改测试文件（默认test.c）
- test.c: 支持了实验的全部基本要求，以及二维数组计算和函数调用
- test1.c: 符号表的重定义和错误分析
- test2.c: 类型检查和错误分析
lex: syntax3.l
这里把待测试文件看成一个字符串，分离出一个个token
然后返回对应的值，同时也会得到关键字的所在行数便于查找
if {count(); yylval.gt =create_tree("IF",0,yylineno); return (IF);}
else {count(); yylval.gt =create_tree("ELSE",0,yylineno); return (ELSE);}
while {count(); yylval.gt =create_tree("WHILE",0,yylineno); return (WHILE);}
do {count(); yylval.gt =create_tree("DO",0,yylineno); return (DO);}
for {count(); yylval.gt =create_tree("FOR",0,yylineno); return (FOR);}
continue {count(); yylval.gt =create_tree("CONTINUE",0,yylineno); return (CONTINUE);}
break {count(); yylval.gt =create_tree("BREAK",0,yylineno); return (BREAK);}
return {count(); yylval.gt =create_tree("RETURN",0,yylineno); return (RETURN);}
char {count(); yylval.gt =create_tree("CHAR",0,yylineno); return (CHAR);}
int {count(); yylval.gt =create_tree("INT",0,yylineno); return (INT);}
double {count(); yylval.gt =create_tree("DOUBLE",0,yylineno); return (DOUBLE);}
void {count(); yylval.gt =create_tree("VOID",0,yylineno); return (VOID);}
bool {count(); yylval.gt =create_tree("BOOL",0,yylineno); return (BOOL);}
true {count(); yylval.gt =create_tree("TRUE",0,yylineno); return (TRUE);}
false {count(); yylval.gt =create_tree("FALSE",0,yylineno); return (FALSE);}
{const_int} {count(); yylval.gt =create_tree("CONSTANT_INT",0,yylineno); return (CONSTANT_INT);}
{const_double} {count(); yylval.gt =create_tree("CONSTANT_DOUBLE",0,yylineno); return (CONSTANT_DOUBLE);}
正规定义:
delim [ \t \n]
ws {delim}+
letter [A-Za-z_]
digit [0-9]
FS (f|F|l|L)
I ((u|U)|(u|U)?(l|L|ll|LL)|(l|L|ll|LL)(u|U))
const_int [0-9]{digit}*{IS}?
const_double {digit}+(\.{digit}+)?(E[+-]?{digit}+)?
id {letter}({letter}|{digit})*
定义tree.cpp，通过文法和其他规则建立语法树
创建compiler2.y文件，建立树结构
e.g.
//循环语句
iteration_statement:
WHILE '(' expression ')' statement {
$$ = create_tree("iteration_statement",5,$1,$2,$3,$4,$5);
}
| DO statement WHILE '(' expression ')' ';' {
$$ = create_tree("iteration_statement",7,$1,$2,$3,$4,$5,$6,$7);
}
| FOR wait_block '(' expression_statement expression_statement ')' statement {
$$ = create_tree("iteration_statement",6,$1,$3,$4,$5,$6,$7);
printf("open space");
}
| FOR wait_block '(' expression_statement expression_statement expression ')' statement {
$$ = create_tree("iteration_statement",7,$1,$3,$4,$5,$6,$7,$8);
printf("open space");
}
| FOR wait_block '(' declaration expression_statement ')' statement {
$$ = create_tree("iteration_statement",6,$1,$3,$4,$5,$6,$7);
printf("open space");
}
| FOR wait_block '(' declaration expression_statement expression ')' statement {
$$ = create_tree("iteration_statement",7,$1,$3,$4,$5,$6,$7,$8);
printf("open space");
}
;
建立 TableNode.cpp 文件
int *TableNode::isHave(string id); //检测是否存在该id
void TableNode::addFather(TableNode *father); //提供父亲节点
TableNode *TableNode::addChild(); //开辟子空间、孩子节点用于新的内存分配
TableNode *TableNode::deleteSelf(); //关闭子空间，返回父亲节点
int *TableNode::addChar(string id); //给id分配空间
TableNode *TableNode::addFunction(string id); //用于增加一个函数的根符号表
TableNode *TableNode::getFunction; //获得一个函数根符号表的拷贝根据下列S语言的语法规则，从左到右扫描表达式，翻译S语言，生成中间代码
- <程序>→[<常量说明>][<变量说明>]<语句>
- <常量说明>→Const <常量定义>{，<常量定义>}；
- <常量定义>→<标识符>＝<无符号整数>
- <无符号整数>→<数字>{<数字>}
- <字母>→a|b|c| … |z
- <数字>→0|1|2| … |9
- <标识符>→<字母>{<字母>|<数字>}
- <变量说明>→Var <标识符>{，<标识符>}；
- <语句>→<赋值语句>|<条件语句>|<当循环语句>|<复合语句>|ε
- <赋值语句>→<标识符>＝<表达式>;
- <表达式>→[＋|－]<项>{<加法运算符><项>}
- <项>→<因子>{<乘法运算符><因子>}
- <因子>→<标识符>|<无符号整数>|‘(’<表达式>‘)’
- <加法运算符>→＋|－
- <乘法运算符>→* |／
- <条件语句>→if <条件> then <语句>| if <条件> then <语句> else <语句>
- <条件>→<表达式><关系运算符><表达式>
- <关系运算符>→＝＝|＜＝|＜|＞|＞＝|＜＞
- <当循环语句>→while <条件> do <语句>
- <复合语句>→begin <语句>{；<语句>} end
| 语法 | 描述 |
|---|---|
| x := y | 赋值操作，将变量 y 赋值给 x |
| x := &y | 取地址操作，将 y 的地址赋值给 x |
| x := *y | 取以 y 值为地址的内存单元的内容赋给 x |
| *x := y | 将 y 值赋给以 x 值为地址的内存单元 |
| LABEL label1 : | 定义标签 label1 |
| GOTO label1 | 无条件跳转至 lable1 |
| IF x [relop] y GOTO z | 如果 x 与 y 满足[relop]关系则跳转至标号 z |
| x := y [op] z | 将变量 y 和 z 进行 op 运算的结果传递给 x |
| x := #10 | 将立即数 10 的值传递给变量 x |
| FUNCTION f : | 定义函数 f |
| RETURN x | 退出当前函数并返回 x 值 |
| DEC x [size] | 内存空间申请，大小为[size] |
| ARG x | 为函数传入实参 x |
| x := CALL f | 调用函数 f，并将其返回值赋给 x |
| CALL f | 调用函数 f |
| PARAM x | 函数形参声明 |
消除全局公共子表达式
class Optimize
{
private:
vector<string> codelist;
map<string, Message> tempMessage;
void establishMap(vector<string>&); //建立temp和次数，行数的map
void dropTrumpTemp(vector<string>&); //除去无用的临时变量(全局公共子表达式)
public:
Optimize(vector<string>);
vector<string> getCodeList();
};建立函数
Load_Var(Inter) # 找到所有须用寄存器替代的变量
Load_Inter(filename) # 分割生成的中间代码，将每行代码转成一个存储各个关键字的列表
Get_R(string) # 为variables中的变量分配寄存器
def write_to_txt(Obj) # 将最终转换结果写到result.asm文件中
translate(line) # 给元素赋值、进行数组操作、传参
转换的程序入口
def parser():
for reg in regs:
reg_ok[reg] = 1 # 初始化，所有寄存器都可用
Inter = Load_Inter('inter.txt') # 读取中间代码
Load_Var(Inter) # 第一遍扫描，记录所有变量
Obj = [] # 存储最终转换结果
for line in Inter: # 逐行进行转换
obj_line = translate(line) # 转换中间代码成MIPS汇编
if obj_line == '':
continue
Obj.append(obj_line)
write_to_txt(Obj)