2021-22学年第2学期

实 验 报 告

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• 课程名称: 编程语言原理与编译
• 实验项目: 大作业
• 专业班级: 计算1903
• 学生学号: 31901083
• 学生姓名: 田会文
• 实验指导教师: 张芸
• github链接

简介

基于microC的编译原理大作业，通过对解释器和编译器的代码开发，实现了一些C语言的语法。

结构

• CLex.fsl——生成CLex.fs词法分析器

• CPar.fsy——生成CPar.fs语法分析器

• Absyn.fs ——抽象语法树

• Interp.fs——解释器

• Comp.fs——编译器

• Contcomp.fs——优化编译器

• micorcc.fsproj——项目文件

• Machine.java——生成Machine.class虚拟机和Machinetrace.class堆栈追踪

• example文件夹——测试程序

• img文件夹——运行结果

用法

1. 解释器

# 生成扫描器
dotnet "C:\Users\Administrator\.nuget\packages\fslexyacc\10.2.0\build\/fslex/netcoreapp3.1\fslex.dll"  -o "CLex.fs" --module CLex --unicode CLex.fsl

# 生成分析器
dotnet "C:\Users\Administrator\.nuget\packages\fslexyacc\10.2.0\build\/fsyacc/netcoreapp3.1\fsyacc.dll"  -o "CPar.fs" --module CPar CPar.fsy

# 命令行运行程序
dotnet fsi 

#r "nuget: FsLexYacc";;  //添加包引用
#load "Absyn.fs" "Debug.fs" "CPar.fs" "CLex.fs" "Parse.fs" "Interp.fs" "ParseAndRun.fs" ;; 

open ParseAndRun;;    //导入模块 ParseAndRun
fromFile "example\1.c";;    //显示 1.c的语法树
run (fromFile "example\1.c") [17];; //解释执行 1.c
#q;;

2. 编译器

# 启动fsi
dotnet fsi

#r "nuget: FsLexYacc";;

#load "Absyn.fs"  "CPar.fs" "CLex.fs" "Debug.fs" "Parse.fs" "StackMachine.fs" "Backend.fs" "Comp.fs" "ParseAndComp.fs";;   

# 运行编译器
open ParseAndComp;;
compileToFile (fromFile "example\1.c") "example\1";; 
#q;;

3. 优化编译器

dotnet fsi 

#r "nuget: FsLexYacc";;

#load "Absyn.fs"  "CPar.fs" "CLex.fs" "Debug.fs" "Parse.fs" "StackMachine.fs" "Backend.fs" "Contcomp.fs" "ParseAndContComp.fs";;   

open ParseAndContcomp;;
contCompileToFile (fromFile "example\1.c") "example\1.out";;
#q;;

4. 虚拟机构建与运行

javac Machine.java # 构建 java 虚拟机
java Machine ./example/9.out 3 # 执行虚拟机
java Machinetrace ./example/9.out 0 # 堆栈追踪

功能实现

1. for循环

测试样例

void main(int n) {
  int i;
  for (i = 0; i < n; ++i) {
    print i;
  }
}

解释执行结果和语法树

编译执行结果（backwards编译器）

虚拟机执行并查看堆栈变化

2. do while

测试样例

void main(int n)
{
  int i;
  i = 0;
  do {
    print i;
    i = i + 1;
  } while (i < n);
}

解释执行结果和语法树

编译执行结果

虚拟机执行并查看堆栈变化

3. until

测试样例

void main(int n)
{
  int i;
  i = 0;
  until (i > n) {
    print i;
    i = i + 1;
  } 
}

解释执行结果和语法树

编译执行结果

虚拟机执行并查看堆栈变化

4. do until

测试样例

void main(int n)
{
  int i;
  i = 0;
  do {
    print i;
    i = i + 1;
  } until (i > n);
}

解释执行结果和语法树

编译执行结果

虚拟机执行并查看堆栈变化

5. switch case

测试样例

void main(int n) {
  switch(n) {
    case 0: print 0;
    case 1: print 1;
    case 2: print 2;
  }
}

解释执行结果和语法树

编译执行结果

虚拟机执行并查看堆栈变化

6. 自增自减

测试样例

void main(int n){
  print n;
  ++n;
  print n;
  --n;
  print n;
}

解释执行结果和语法树

编译执行结果（backwards编译器）

虚拟机执行并查看堆栈变化

7. += -= *= /= %=

测试样例

void main(int n){
  n += 2;
  print n;
  n -= 2;
  print n;
  int i;
  i = 2;
  n *= i;
  print n;
  n /= i;
  print n;
  n %= i;
  print n;
}

解释执行结果和语法树

编译执行结果（backwards编译器）

虚拟机执行并查看堆栈变化

8. 三目运算符

测试样例

void main(int n) {
    int i;
    i = n > 5 ? 100 : -100;
    print i;
}

解释执行结果和语法树

编译执行结果

虚拟机执行并查看堆栈变化

自评等级

功能	评分
for 循环	⭐⭐⭐⭐
while	⭐⭐⭐⭐
do while	⭐⭐⭐⭐
until	⭐⭐⭐
do until	⭐⭐⭐
switch case	⭐⭐⭐
自增自减	⭐
+= -= *= /= %=	⭐⭐⭐⭐
三目运算符	⭐⭐⭐⭐

提交记录及分工

• 分工

  姓名	分工
  田会文	全部

• 提交记录截图

  

心得体会

​ 编译原理是一门非常有意思的课程，能够亲自动手实践完成一个全新的语言，是一件很有成就感的事。同时编译原理对我来说也是一门比较难的课程，其中概念抽象而难理解。因为我能力不足，大作业最终做了在现有代码上进行改进的工作。通过该课程的学习，我对编程原理有了更深的理解，明白了其内部的运行机制。在本次实验过程中，我学习了一种新的语言 F# ，并对之前从未接触过的函数式编程有了一定的了解。这门课程的学习，开阔了我在编写代码上的视野，收获颇丰。