/buaa-c0compiler

Primary LanguageC

sfti 编译器简介

  • 使用递归下降子程序法
  • 处理c0文法
  • 生成pcode
  • 其他若干特征

运行方法

编译器 指令 make 生成sfti.exe sfti.exe 1.c 生成对应的pcode

模拟器 指令 make simulator 处理对应的pcode simulator.exe pcode

以上是windos下的指令，liunx下自行更改CC变量

编译器架构

主要分成这三部分，采用中间树表示是因为这样可以简化方便优化，并且原则上需要有一个中间表示 因为有中间表示可以方便生成针对其他原型机的代码(不只是pl0机) 分别实现虽然看起来有一些冗余，但是实际上是模块化的一种**，便于后期的分割。 编译器构建中使用的模块将在最后一一分析。 如果有人要看源码的话

  • 词法分析部分
  • 中间树表示生成
  • pcode生成

词法分析部分

词法分析部分在 词法分析程序实验报告 已经提过，不再赘述

中间树表示

采用自己的中间树表示，并且在中间树表示这里处理所有的错误，如果有语法等的错误，将在这一层级报错。

错误处理

见后表

符号表

参考了现代编译器原理一书的实现，使用栈式哈希链表(我自己起的)的数据结构完成，O1的访问时间内完成变量的存取。 关于符号表，实际上在中间树构建和生成Pcode中分贝使用了env 模块和 penv 模块作为对应的符号表条目，这样可以使得模块的功能专门化

pcode生成

其他语法特性

静态类型检查

对各个语句等的表达式类型进行检查，在构建中间结果的时候就会输出错误

支持string 类型

支持输出，函数参数

支持float 类

支持调用，赋值，运算等

隐式类型转化

使用float和int 混用的表达式将被认为是float 类型（1+2.0) 隐式类型转换还体现在其他一些地方，这里不叙述了。

关于pcode 的若干问题

使用教材 pxx 的pcode 并不能完全表示c0语法的特征，所以我针对指令集进行了一点微小的修改 并且对运行模型进行了一定程度的修改，下面就我使用的指令给与说明。 b 栈基址 t 栈顶指针1 S 栈区 ip 当前指令指针

  1. LOD x,y
    将层次差x,offset 为y的变量载入栈顶 t=t+1
  2. STO x,y
    将栈顶的值存入层次差x,offset为y 的变量中 t=t-1
  3. MKS x,y
    栈标记指令, y是新栈帧中分配给参数的空间量 完成的动作如下 S(t+1)=b //动态连设置 S(t+2)=b //静态链的暂时设置 b=t t=t+4+y //分配相应的参数和栈帧空间
  4. CAL x,y 调用指令，层次差x,起始地址y S(b+3)=ip+1 S(b+2)=SL SL 的获取方式是不断沿着静态链上x次 寻直到找到调用的函数 ip=y
  5. INT x,y
    将栈顶增加y t=t+y
  6. JMP x,y
    无条件跳转 ip=y
  7. JPC x,y
    有条件跳转 t=t-1 if S(t-1) == 0 ip = y
  8. RED x,y
    等待输入，并将输入填入层次差为x offset 为y 的变量
  9. WRT x,y
    输出栈顶数字 t=t-1
  10. WRTS x,y
    输出栈顶的字符 t=t-1
  11. WRTF x,y 输出栈顶的浮点数
  12. FLT x,y 浮点数转换 if y==1 将栈顶浮点转换为整形 if y==0 将栈顶整形转换为浮点
  13. OPRF x,y 同下，操作数为浮点数
  14. OPR x,y
    根据y执行不同的运算操作，如下
	 case y==0 :
	 	执行返回指令，将栈顶元素作为返回值返回
	 	S(b)=S(t-1)
	 	t=b+1
	 	ip=S(b+3)
	 	b=S(b+1)
	 case y==2 :
	 	执行add 操作 
	 	S(t-2)=S(t-2)+S(t-1)
	 	t=t-1
	 case y==3 :
	 	执行minus操作
	 	S(t-2)=S(t-2)-S(t-1)
	 	t=t-1
	 case y==4 :
	 	执行乘法操作
	 	S(t-2)=S(t-2)*S(t-1)
	 	t=t-1
	 case y==5 :
	 	执行除法操作
	 	S(t-2)=S(t-2)/S(t-1)
	 	t=t-1
	 case y==8 :
	 	等于 同下
	 case y==9 :
	 	不等于
	 	if S(t-2)==S(t-1)
	 		S(t-2)=0
	 	else 
	 		S(t-2)=1
	 case y==10: 
	  	小于
	  	ifS(t-2) < S(t-1)
	  	 	S(t-2)=1
	  	 else 
	  	 	S(t-1)=0
	 case y=11 
	 	大于 同上
	 case y=12
	 	大于等于
	 case y=13
	 	小于等于

修改后的运行时模型

因为pl0树上的pcode是不够的，并且模型也不够表示，所以这里对活动记录，栈帧表示进行了些许修改。

修改后的活动记录，每一个栈帧自下而上分别是 返回值，动态链，静态链， 返回地址 AR 因为要进行函数参数传递的缘故，参考后面的pascal-s 添加了mks 指令，用在cal指令前设置一个栈帧，其中就包括了参数的分配,具体的步骤见上

错误对照表

code

  1. 函数参数传递类型不符合 定义处
  2. 函数参数传递类型不符合 使用处
  3. 函数参数过少
  4. 函数参数过多
  5. 这里期望有一个;
  6. 这里应该是一个int
  7. 这里应该是一个string
  8. 这里因该是一个float
  9. 这里应该是一个赋值=
  10. 变量在定义时不可以初始化
  11. 不明类型(只允许int string float)
  12. 变量定义时的不明符号
  13. 不合法的返回类型
  14. 不合法的主函数返回类型
  15. 这里因该是(
  16. 这里应该是)
  17. 函数参数中的未知类型
  18. 这里应该是, 或者)
  19. 函数}结束符丢失
  20. 函数间非法的分隔符
  21. 语句序列{丢失
  22. 未知语句类型
  23. 语句（丢失
  24. 语句 )丢失
  25. 未知的变量被引用
  26. 未知的因子类型
  27. 函数返回类型出错
  28. 未知变量被调用（只有函数可以被调用）
  29. 不是一个合理的左值
  30. 赋值语句的类型不一致

注： 在出现比较微小的错误后程序仍然可以正常编译，但是此时不保证程序的正确性。 此时程序不可被解释执行（需要先删除错误信息）

模块功能表

absyn

负责中间树生成，表示程序中的各个语义结构

c0error

负责错误处理，将程序结构组织成链表

c0lex

词法处理程序

env

中间树生成阶段的条目

penv

pcode生成中的条目

lev

pcode生成中的栈帧管理极简

semant

语法分析生成中间树的主要代码

symbol

符号表的数据结构

table

哈希表

topcode

中间树生成pcode的主要代码

util

内存分配等常用函数

simulator

pl0 模拟器魔改

测试以及运行

提供了 1.c -5.c 是正确的样例程序

6.c 62.c 分别是int 和 float 版本的阶乘程序

7.c -12.c 是错误程序，错误信息提供在错误信息处理.docx中，以供查看

GUI

没有GUI 编译器要什么GUI

感想

感谢《现代编译原理（C语言描述）》 ，部分数据结构和**借鉴此书。 代码量接近4k行，也耗费了不少时间。因为《现代编译原理（C语言描述）》中的编译器叫tiger 表示纪念，这个叫做sfti。