PL/X編譯器

軟件設計說明書

1．介紹

本編譯器可以按照PLX語言語法要求進行詞法、語法、語義、出錯處理，并最終成生目標代碼，通過解釋執行得到最終結果。

2．編譯器系統結構

2.1 編譯器

2.1.1 PL/X語法圖

擴展部分：

1) 支持帶參數的函數調用,函數可平行或嵌套定義,只允許內層訪問外層，外層不能訪問內層

2)支持單行注釋

3)支持read語句，因此可從終端獲取輸入

4)支持for語句

5)支持空程序體

關于出錯處理：分為詞法分析錯誤、句法分析錯誤、運行時錯誤(如除數為0)

允許變量名或函數名重復，但訪問的時候以最后一次聲明的為有效

2.1.2判斷是否符合兩條限制規則

規則1：找出圖中每一個分支點，考察每個分支點的各個分支的頭符號是否相異

規則2：找出圖中每一個透明結構，考察每個透明結構的頭符號集合與其跟隨符號是否相異

判斷結果：根據兩條限制規則，發現該語法圖分析符合兩條限制規則

2.1.3 過程調用相關圖

2.1.5 語法出錯表定義

  1switch (errorNum)
  2    {
  3    case 0:
  4        errorInfo="程序需以'.'結束";
  5        break;
  6    case 1:
  7        errorInfo="用了未定義的變量";
  8        break;
  9    case 2:
 10        errorInfo="算術因子里出現非整型變量";
 11        break;
 12    case 3:
 13        errorInfo="丟失')'";
 14        break;
 15    case 4:
 16        errorInfo="算術表示不能以此符號開始";
 17        break;
 18    case 5:
 19        errorInfo="邏輯表達式里出現函數名";
 20        break;
 21    case 6:
 22        errorInfo="邏輯表達式不能以此符號開始";
 23        break;
 24    case 7:
 25        errorInfo="非法的變量名";
 26        break;
 27    case 8:
 28        errorInfo="丟失')'";
 29        break;
 30    case 9:
 31        errorInfo="非法的參數名";
 32        break;
 33    case 10:
 34        errorInfo="丟失begin關鍵字";
 35        break;
 36    case 11:
 37        errorInfo="丟失end關鍵字";
 38        break;
 39    case 12:
 40        errorInfo="開始符號不是program";
 41        break;
 42    case 13:
 43        errorInfo="此處應為整型變量";
 44        break;
 45    case 14:
 46        errorInfo="關系表達式不能以此符號開始";
 47        break;
 48    case 15:
 49        errorInfo="此處應為一個比較符號";
 50        break;
 51    case 16:
 52        errorInfo="丟失';'";
 53        break;
 54    case 17:
 55        errorInfo="語句后出現非法字符";
 56        break;
 57    case 18:
 58        errorInfo="變量定義后出現非法字符";
 59        break;
 60    case 19:
 61        errorInfo="丟失','";
 62        break;
 63    case 20:
 64        errorInfo="變量定義不能以此符號開始";
 65        break;
 66    case 21:
 67        errorInfo="變量定義后出現非法字符";
 68        break;
 69    case 22:
 70        errorInfo="此處應為\":=\"";
 71        break;
 72    case 23:
 73        errorInfo="此處不能為函數名";
 74        break;
 75    case 24:
 76        errorInfo="缺了then";
 77        break;
 78    case 25:
 79        errorInfo="缺了from";
 80        break;
 81    case 26:
 82        errorInfo="缺了do";
 83        break;
 84    case 27:
 85        errorInfo="缺了until";
 86        break;
 87    case 28:
 88        errorInfo="缺了to";
 89        break;
 90    case 29:
 91        errorInfo="此處應為函數名";
 92        break;
 93    case 30:
 94        errorInfo="語句不能以此符號開始";
 95        break;
 96    case 31:
 97        errorInfo="語句后不能跟此符號";
 98        break;
 99    case 32:
100        errorInfo="算術表達式不能以此符號開始";
101        break;
102    case 33:
103        errorInfo="丟失'('";
104        break;
105    case 34:
106        errorInfo="邏輯表達式后出現非法字符";
107        break;
108    case 35:
109        errorInfo="函數定義后出現非法字符";
110        break;
111    case 36:
112        errorInfo="多余的';'";
113        break;
114    case 37:
115        errorInfo="這里等待一個'*'或'/'";
116        break;
117    case 38:
118        errorInfo="這里等待一個'+'或'-'";
119        break;
120    case 39:
121        errorInfo="參數個數不符";
122        break;
123    case 40:
124        errorInfo="函數定義需以procedure開始";
125        break;
126    case 41:
127        errorInfo="函數定義后出現非法字符";
128        break;
129    case 42:
130        errorInfo="外層不能訪問內層的變量或調用內層函數";
131        break;
132    case 43:
133        errorInfo="除數為0";
134        break;
135    }
136

2.2 虛擬機

2.2.1 虛擬機組織結構

i 指令寄存器

Code 程序存儲器

s 數據存儲器

P 程序地址寄存器

b 基本地址存儲器

T 地址寄存器

2.2.2 虛擬機指令格式

l      LIT指令，把一個常數置入棧頂

l      LOD指令，把一個變量置入棧頂

l      STO指令，從棧頂把數置入到一個變量單元里

l      CAL指令，調用一個過程

l      INT指令，預留數據存儲位置

l      JMP指令，是無條件轉移指令

l      JPC指令，是有條件轉移指令

l      OPR指令，一組算術和關系運算指令

l       ADP指令，傳遞函數參數

2.2.3虛擬機指令系統及其解釋

1.LIT 0,a (t++;s[t]=a;)(將數a置入棧頂)

2.OPR 0,a (a = 0:t = b - 1;p = s[t + 3];b = s[t + 2];)（返回調用程序)

           (a=1:s[t] = -s[t];)(取負)

             (a=2:t--;s[t] = s[t] + s[t + 1];)(加法)

             (a=3; t--;s[t] = s[t] - s[t + 1];)(減法)

             (a=4; t--;s[t] = s[t] * s[t + 1];)(乘法)

             (a=5: t--;if (s[t + 1] == 0){ 報錯 }else{ s[t] = s[t] / s[t + 1]; })(除法)

             (a=6; if (s[t] > 0){ s[t] = 0; }else { s[t] = 1; })(邏輯not)

             (a=7; t--;if (s[t] == s[t + 1]){ s[t] = 1; }else { s[t] = 0; })(等于)

             (a=8; t--;if (s[t] != s[t + 1]){ s[t] = 1; }else { s[t] = 0; })(不等于)

             (a=9; t--;if (s[t] < s[t + 1]){ s[t] = 1; }else { s[t] = 0; })(小于)

             (a=10; t--;if (s[t] >= s[t + 1]){ s[t] = 1; }else { s[t] = 0; })(大于等于)

             (a=11; t--;if (s[t] > s[t + 1]){ s[t] = 1; }else { s[t] = 0; })(大于)

             (a=12; t--;if (s[t] <= s[t + 1]){ s[t] = 1; }else { s[t] = 0; })(小于等于)

             (a=13; t--;if (s[t] != 0 && s[t + 1] != 0){ s[t] = 1; }else { s[t] = 0; })(邏輯and)

             (a=14; t--;if (s[t] == 0 && s[t + 1] == 0){ s[t] = 0; }else { s[t] = 1; })(邏輯or)

             (a=15; t--;輸出s[t])(輸出)

             (a=16;t++;s[t]=輸入)(輸入)

3. LOD l,a    (t++;s[t] = s[Base(l) + a];)( 將l，a形成的棧地址變量置入棧頂)

4. STO l,a    (s[Base(l) + a] = s[t];t--;)(將棧頂值存到l，a形成的棧地址變量)

5. CAL l,a    (s[t + 1] = Base(l);s[t + 2] = b;s[t + 3] = p;b = t + 1;p = a - 1;)[調用子程序
SL（靜態鏈地址）DL（動態鏈地址）RA（返回地址)]

6. INT 0,a    (t = t + a;)(預留a個存儲位置); 

7. JMP 0,a    (p = a - 1;)(無條件跳轉); 

8. JPC 0,a    (if (s[t] == 0){ p = a - 1; t--; })(條件跳轉);

9.ADP 0,a （參數壓棧）

3．全局數據結構、常量和變量

 1//整型，邏輯、函數
 2
 3typedef enum
 4
 5{
 6
 7       aident,bident,pident
 8
 9}objectt;
10
11//符號表項
12
13typedef struct
14
15{
16
17       alfa      name; //變量名(函數、整型、邏輯型)
18
19       objectt   kind; //類型
20
21       int       num ; //函數參數個數
22
23       int       level; //層級
24
25       int       adr ; //偏移量
26
27       int       size ; //局部變量+函數參數的大小
28
29}item;
30
31//定義指令格式
32
33typedef struct
34
35{
36
37       fct    f;   //指令碼
38
39       int    l;   //層號
40
41       int    a;   //偏移量
42
43}instruction;
44
45//定義跟隨符號集合類型
46
47typedef set<symbol> symset;
48
49typedef vector<instruction> PCODE;
50
51

4．函數原型

 1//begin accidence analyze(詞法分析器)
 2
 3void getCh();
 4
 5void getSym();
 6
 7//end analyze
 8
 9    //語法分析器
10
11    void RelationExpression(int level,symset fsys);
12
13    void ArithmeticExpression(int level,symset fsys);
14
15    void ArithmeticTerm(int level,symset fsys);
16
17    void ArithmeticFactor(int level,symset fsys);
18
19    void BoolExpression(int level,symset fsys);
20
21    void BoolTerm(int level,symset fsys);
22
23    void BoolFactor(int level,symset fsys);
24
25    void Procedure(int level,symset fsys);
26
27    void ProcedureSque(int level,symset fsys);
28
29    void Sentence(int level,symset fsys);
30
31    void Definition(int level,int &dx,symset fsys);
32
33    void SentenceSque(int level,symset fsys);
34
35    void DefinitionSque(int level,int &dx,symset fsys);
36
37    void Program(symset fsys);
38
39       //生成中間代碼
40
41    void gen(fct f,int l,int a);
42
43    //
44
45    //PLX虛擬機
46
47    int base(int l);
48
49    void plxInterpret();
50
51//出錯處理
52
53    void error(int errorNum);
54
55    void test(symset s1,symset s2,int errorNum);
56

PL/X編譯器

軟件測試說明書

測試1：

1． 概述

u       測試描述：

    通過運行幾個不同的plx實例，來檢查PLX Compiler是否能解析plx語言，進行基本的語法分析，以及出錯的正確報錯、解釋執行等功能。

u       測試環境：

Windows XP   VC++6.0

2. 測試用例描述

報錯：
 

修改后運行結果： 
                                   

中間代碼：

測試2：

u       測試目標：求兩數的最大公約數

u       測試用例：

 1program
 2
 3integer a,b;
 4
 5integer temp
 6
 7begin
 8
 9        a:=12;
10
11       b:=42;
12
13       if a < b
14
15       then
16
17               temp := a;
18
19               a := b;
20
21               b := temp
22
23       end;
24
25        temp := a- a/ b*b;
26
27        while temp>0
28
29        do
30
31                a := b;
32
33                b := temp;
34
35                temp := a- a/ b*b
36
37       end;
38
39       temp := b;
40
41     if (a = 0 or b = 0)
42
43     then
44
45        write 0
46
47     else
48
49       write temp
50
51     end
52
53end.
54
55

中間代碼：

結果：