Документация для пользователя

Федеральное Агентство образования РФ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Владимирский государственный университет

Кафедра вычислительной техники

Пояснительная записка

к курсовой работе

по дисциплине

«системное программное обеспечение»

Разработка компилятора

c языка Pascal на язык Assembler

выполнил:

студент гр. ИВТ-302

Бережной А.М.

Проверил:

Лобачёв Г.А.

Владимир 2004

Содержание:

1. Введение
2. Цели и требования
3. Внешний проект
4. Проект архитектуры
5. Реализация
6. Заключение
Список литературы
Приложения

Введение

В данной курсовой работе необходимо разработать компилятор языка высокого уровня.

Всякий компилятор является составной частью системного программного обеспечения. Основное назначение компиляторов — служить для разработки новых прикладных программ с помощью языков высокого уровня.

Любая программа, как системная, так и прикладная проходит этапы жизненного цикла, начиная от проектирования и вплоть до внедрения и сопровождения. А компиляторы — это средства, служащие для создания программного обеспечения на этапах кодирования, тестирования и отладки.

Однако, сам по себе компилятор не решает полностью всех задач, связанных с разработкой новой программы. Средств только лишь компилятора недостаточно для того, чтобы обеспечить прохождение программой указанных этапов жизненного цикла. Поэтому компиляторы — это программное обеспечение, которое функционирует в тесном взаимодействии с другими техническими средствами.

Работая с любой системой программирования, следует помнить, что основным ее модулем всегда является компилятор. Именно технические характеристики компилятора, прежде всего, влияют на эффективность результирующих программ, порождаемых системой программирования.

Цели и требования

Целью выполнения данной курсовой работы – формирование представления о процессе компиляции, его стадиях и возможных вариантах реализации.

Исходные данные:

Входной язык — PASCAL

Выходной язык — Assembler

Язык реализации — Visual C++ 6.0

Внешний проект

Компиляция происходит с использованием следующей грамматики:

Программа:

тело:

раздел описаний:

Описание метки

Описание переменной

метка:

идентификатор:

Составной оператор:

оператор:

оператор присваивания:

Оператор if

Оператор goto

Выражение

Оператор writeln:

Структура генерируемого ассемблерного файла следующая:

.model small

.stack 128

.data

описание переменных

.code

код программы

Список ошибок компиляции:

VAR_NOT_FOUND - не найдено ключевое слово var в начале программы

TOO_LONG_STRING - слишком длинная строка

UNRESOLVED_ID_NAME – неразрешённое имя идентификатора

UNRESOLVED_TYPE – неразрешённый тип

TOO_LONG_IDENTIFIER_NAME – слишком длинное имя идентификатора

NOT_EXPECTED – ожидался символ ‘;’

NOT_EXPECTED2 - ожидался символ ‘:’

NOT_EXPECTED3 - ожидался символ ‘)’

UNKNOWN_SENTENSE – неизвестный оператор

INVALID_COMPARE – неверная функция сравнения

THEN_EXPECTED – ожидалось ключевое слово then

UNDECLARED_ID – необъявленный идентификатор

основные модули:

compiler.cpp — модуль с основной программой; содержит все функции необходимые для компиляции

compiler.h – содержит объявления функций и констант

error.h — функция обработки ошибок.

IdTableElement.h — класс элемента таблицы идентификаторов.

list.h — обобщённый класс связного списка.

Проект архитектуры

Алгоритм работы:

Работу данного компилятора можно разбить на три основные части:

1. Генерация таблицы идентификаторов

На данном этапе из входного файла считывается строка либо же её некоторая часть и определяется переменная какого типа и с каким именем описана в данной строке, после этого она помещается в таблицу идентификаторов.

2. Генерация кода и его запись в некоторый временный файл

На данном этапе из входного файла считывается строка либо же её некоторая часть и определяется класс лексемы (метка, выражение, условие, переход) и в зависимости от этого вызывается соответствующая функция генерации кода

3. Cоздание окончательного asm файла

В связи с тем, что при вычислении выражений промежуточные вычисления хранятся в переменных, которые добавляет сам компилятор, для генерации конечного файла требуется полная информация по всем используемым переменным.

Работа на данном этапе сводится к тому чтобы добавить в ассемблерный файл объявления дополнительных переменных, дописать процедуру вывода на экран, скопировать код, полученный на втором этапе и записать в конечный файл.

Спецификации функций:

void geuUnicName(char firstFor[5],int n,char uni[ID_NAME_SIZE]);

генерарция уникального имени

SentenseType analyseSentense()

Возвращает какое ключевое слово находится в прочитанной строке

void gotoToAsm()

генерация ассемблерского кода для оператора goto

void labelToAsm()

генерация аасемблерского кода для метки

void ifToAsm()

генерация ассемблерного кода для if

Дерево вызовов

Main

|_genIdTable

| |_readUpTo

| | |_error

| |

| |_addToIdTable

| | |_IdTable.add

| |

| |_ stringComp

| |_error

| |_correctIdentifier

| |_stringComp

|_reinterpret

| |_readUpTo

| | |_error

| |

| |_gotoToAsm

| | |_IdTable.find

| | |_error

| |

| |_labelToAsm

| | |_IdTable.find

| | |_error

| |

| |_analyseSentense

| | |_stringComp

| |

| |_ifToAsm

| | |_stringComp

| | |_error

| | |_readUpTo

| | |_genUnicName

| | |_reinterpret

| |

| |_createPolishString

| | |_Stack.push

| | |_Stack.pop

| | |_Stack.getFirst

| | |_error

| |

| |_exprToAsm

| | |_genUnicName

| | |_modifyExpr

| |

| |_writeToAsm

| | |_IdTable.find

| | |_error

| |

| |_stringComp

| |_reinterpret

| |_error

|_genEndFile

|_stringComp

|_genUnicName

Реализация

Тестирование процедуры gotoToAsm

1) если ch !=’;’ то выдаётся ошибка NOT_EXPECTED

2)если ch = =’;’ но name не найден в т.и. то выдаётся ошибка UNDECLARED_ID

3) если ch = =’;’ и name найден в т.и то name записывается в вых.файл

1)если name не обнаружено в т.и то Error(UNDECLARED_ID,lineNumber)

2) если name не обнаружено в т.и то запись name в вых файл и переход на новую строку

Внешнее тестирование

Пример №1: Вычислить 2 в степени 5

Текст программы:

var

result:integer;

a:integer;

power:integer;

label l1;

begin

power:=5;

a:=2;

result:=1;

l1:

result:= result*a;

power:=power-1;

if power > 0 then goto l1;

writeln(result);

end.

Текст программы на ассемблере:

.model small

.stack 128

.data

power dw ?

a dw ?

result dw ?

tmp_1 dw ?

st_1 db 4 dup(?),'$'

.code

write proc near

mov cl,16-4

mov di,0

Repeat:

mov ax,bx

shr ax,cl

and al,0Fh

add al,'0'

cmp al,'9'

jbe Digit09

add al,'A'-('9'+1)

Digit09:

mov st_1[di],al

inc di

sub cl,4

cmp cl,0

jge Repeat

lea dx, st_1

mov ah,9

int 21h

mov ah, 2

mov dl, 0Ah

int 21h

ret

write endp

main proc far

mov ax, @data

mov ds, ax

mov ax, 5

mov power, ax

mov ax, 2

mov a, ax

mov ax, 1

mov result, ax

l1:

mov ax, result

mov bx, a

mul bx

mov tmp_1, ax

mov ax, tmp_1

mov result, ax

mov ax, power

mov bx, 1

sub ax, bx

mov tmp_1, ax

mov ax, tmp_1

mov power, ax

mov ax, power

mov bx, 0

cmp ax, bx

jle els_1

jmp l1

els_1:

mov bx, result

call write

mov ah,1 ;waiting

int 21h

mov ax, 4C00h

int 21h

main endp

end main

На экран выводится число 0020 (в шестнадцатеричной СС)

Пример №2: Вычислить максимальное из трёх чисел (5, 20, 9)

Текст программы:

var

a1:integer;

a2:integer;

a3:integer;

max:integer;

begin

a1:=5;

a2:=20;

a3:=9;

if a1 > a2 then max:=a1;

else max:=a2;

if max < a3 then max:=a3;

writeln(max);

end.

Текст программы на ассемблере:

.model small

.stack 128

.data

max dw ?

a3 dw ?

a2 dw ?

a1 dw ?

st_1 db 4 dup(?),'$'

.code

write proc near

mov cl,16-4

mov di,0

Repeat:

mov ax,bx

shr ax,cl

and al,0Fh

add al,'0'

cmp al,'9'

jbe Digit09

add al,'A'-('9'+1)

Digit09:

mov st_1[di],al

inc di

sub cl,4

cmp cl,0

jge Repeat

lea dx, st_1

mov ah,9

int 21h

mov ah, 2

mov dl, 0Ah

int 21h

ret

write endp

main proc far

mov ax, @data

mov ds, ax

mov ax, 5

mov a1, ax

mov ax, 20

mov a2, ax

mov ax, 9

mov a3, ax

mov ax, a1

mov bx, a2

cmp ax, bx

jle els_1

mov ax, a1

mov max, ax

jmp nel_1

els_1:

mov ax, a2

mov max, ax

nel_1:

mov ax, max

mov bx, a3

cmp ax, bx

jge els_2

mov ax, a3

mov max, ax

els_2:

mov bx, max

call write

mov ah,1 ;waiting

int 21h

mov ax, 4C00h

int 21h

main endp

end main

На экран выводится число 0014 (в шестнадцатеричной СС)

Приложение

1.глобальные переменные:

enum SentenseType{EXPRESSION, IF_STATEMENT, GOTO,

WRITE, BEGIN, LABEL_STATE, UNKNOWN};

List<IdTableElement> IdTable;

FILE *sourceFile=NULL;

FILE *asmFile=NULL;

char buf[READING_STRING_SIZE]; //current string

int lineNumber=1; //current line

int recourse=-1;

int ifCounter=0;

int operationCounter=0;

char ch; //last char

2.процедура genUnicName:

void genUnicName(char firstFor[5], int n, char uni[ID_NAME_SIZE])

{

char strN[10];

itoa(n, strN, 10);

uni[0]=firstFor[0];

uni[1]=firstFor[1];

uni[2]=firstFor[2];

uni[3]=firstFor[3];

for(int i=0; i<2; ++i)

{

uni[i+4]=strN[i];

}

uni[6]='\0';

}

3.процедура analyseSentense

SentenseType analyseSentense()

{

SentenseType st=UNKNOWN;

//expression?

int i=0;

while (buf[i]!='\0')

{

if(buf[i]==':' && buf[i+1]=='=' )

{

st=EXPRESSION;

return st;

}

if (i>ID_NAME_SIZE)

break;

i++;

};

//writeln?

i=0;

char tmp[9];

for(i=0; i<8; i++)

{

tmp[i]=buf[i];

}

tmp[i]='\0';

if(stringComp(tmp,"writeln("))

{

st=WRITE;

return st;

}

//if?

if(stringComp(buf,"if"))

{

st=IF_STATEMENT;

return st;

}

//goto?

if(stringComp(buf,"goto"))

{

st=GOTO;

return st;

}

//begin?

if(stringComp(buf,"begin"))

{

st=BEGIN;

return st;

}

//label?

i=0;

char c=' ';

while (buf[i]!='\0')

{

c=buf[i];

i++;

}

if(c==':')

{

st=LABEL_STATE;

return st;

}

return st;

}

Процедура gotoToAsm

void gotoToAsm()

{

readUpTo(';');

if(ch!=';')

error(NOT_EXPECTED,lineNumber);

fputs("\tjmp\t",asmFile);

//check is label declared

char name[ID_NAME_SIZE];

int i=0;

while(buf[i]!='\0')

{

name[i]=buf[i];

i++;

};

name[i]='\0';

IdTableElement ie(name,LABEL);

if(!IdTable.find(ie))

error(UNDECLARED_ID, lineNumber);

fputs(name, asmFile);

fputc('\n', asmFile);

}

5.процедура labelToAsm

void labelToAsm()

{

char name[ID_NAME_SIZE];

int i=0;

while(buf[i]!=':')

{

name[i]=buf[i];

i++;

};

name[i]='\0';

IdTableElement ie(name,LABEL);

if(!IdTable.find(ie))

error(UNDECLARED_ID, lineNumber);

i=0;

while (buf[i]!='\0')

{

fwrite(&buf[i], sizeof(char),1,asmFile);

i++;

};

fputc('\n', asmFile);

}

Процедура ifToAsm

void ifToAsm()

{

char op1[ID_NAME_SIZE];

char op2[ID_NAME_SIZE];

char unicElseLabel[ID_NAME_SIZE];

char unicNotElseLabel[ID_NAME_SIZE];

bool valid=false,

jg=false,

jl=false,

jne=false,

je=false,

jle=false,

jge=false;

int i=0;

ifCounter++;

readUpTo(' ');

while(buf[i]!='\0')

{

op1[i]=buf[i];

++i;

}

op1[i]='\0';

readUpTo(' ');

if(stringComp(buf,"<="))

{

valid=true;

jg=true;

}

if(stringComp(buf,">="))

{

valid=true;

jl=true;

}

if(stringComp(buf,"="))

{

valid=true;

jne=true;

}

if(stringComp(buf,"<>"))

{

valid=true;

je=true;

}

if(stringComp(buf,">"))

{

valid=true;

jle=true;

}

if(stringComp(buf,"<"))

{

valid=true;

jge=true;

}

if(!valid)

error(INVALID_COMPARE,lineNumber);

readUpTo(' ');

i=0;

while(buf[i]!='\0')

{

op2[i]=buf[i];

++i;

}

op2[i]='\0';

readUpTo(' ');

if(!stringComp(buf,"then"))

error(THEN_EXPECTED,lineNumber);

fputs("\tmov\tax, ",asmFile);

i=0;

while (op1[i]!='\0')

{

fwrite(&op1[i], sizeof(char),1,asmFile);

i++;

}

fputc('\n', asmFile);

fputs("\tmov\tbx, ",asmFile);

i=0;

while (op2[i]!='\0')

{

fwrite(&op2[i], sizeof(char),1,asmFile);

i++;

}

fputc('\n', asmFile);

fputs("\tcmp\tax, bx",asmFile);

fputc('\n', asmFile);

genUnicName("els_",ifCounter,unicElseLabel);

if(jg)

{

fputs("\tjg\t", asmFile);