Реферат на тему "Программно методический комплекс для обучения процессу создания компиляторов"




Реферат на тему

текст обсуждение файлы править категориядобавить материалпродать работу




Диплом на тему Программно методический комплекс для обучения процессу создания компиляторов

скачать

Найти другие подобные рефераты.

Диплом *
Размер: 209.36 кб.
Язык: русский
Разместил (а): Кузнецов Александр Иванович
Предыдущая страница 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая страница

добавить материал

Далее мы рассмотрим некоторые из этих составных частей процесса компиляции.

1.3 Лексический анализ. Сканер

 
Лексический анализатор представляет собой модуль разбора текста программы. Разбор происходит в зависимости от имеющихся у него в памяти терминальных символов и правилами определения типов данных. Каждый язык имеет свои ограничения по типам данных, допущения и особенности создания (строения) конструкций, применению операторов и т.п. При работе сканера используются три таблицы: таблица терминальных символов, таблица символических имен и таблица литералов – это заполняемые таблицы. Таблица терминальных символов хранит все ключевые слова и специальные символы используемые в языке, а также коды, соответствующие каждому символу. Таблица символических имен заполняется в процессе разбора текста программы и хранит в себе имена идентификаторов (символических имен). Таблица литералов также заполняется в процессе разбора программы и хранит в себе литералы: численные и строковые значения, с указанием типов данных и относительных адресов.
Распределение по таблицам происходит следующим образом.
Сканер в процессе анализа текста программы выделяет один из элементов текста и сравнивает с каждым терминальным символом. Если такой символ найден, то в выходной код передаются код таблицы и спецификатор (номер строки в таблице). В случае если этот элемент не является терминальным символом проверяется, является ли он идентификатором (первый символ обычно буква, остальные могут быть либо буквой, либо цифрой), если такой определен, то данный элемент заносится в таблицу символических имен, а к выходному коду добавляется пара численных значений: номер таблицы и спецификатор найденного элемента. В случае если такой элемент в таблице уже имеется, то в выходной код заносится номер таблицы и его спецификатор. В таблицу литералов заносят численные, строковые и иные определенные языком значения. При этом распознается тип значения и тут же заполняется относительная таблица адресов.
Выходной код, сформированный сканером, передается на следующую стадию обработки – синтаксический анализ.
Таким образом, алгоритм работы простейшего сканера можно описать так:
·        просматривается входной поток символов программы на исходном языке до обнаружения очередного символа, ограничивающего лексему;
·        для выбранной части входного потока выполняется функция распознавания лексемы;
·        при успешном распознавании информация о выделенной лексеме заносится в таблицу лексем, и алгоритм возвращается к первому этапу;
·        при неуспешном распознавании выдается сообщение об ошибке, а дальнейшие действия зависят от реализации сканера - либо его выполнение прекращается, либо делается попытка распознать следующую лексему (идет возврат к первому этапу алгоритма).
Работа программы-сканера продолжается до тех пор, пока не будут просмотрены все символы программы на исходном языке из входного потока.
Таблица терминальных символов в простейшем случае может иметь следующий вид как показано в таблице 1.
Таблица 1 – Таблица терминальных символов
№ п.п.
Терминальный символ
Комментарий (обозначение)
1
PROGRAM
Заголовок программы
2
VAR
Описание переменных
3
BEGIN
Начало тела программы
4
END
Конец тела программы
5
INTEGER
Целый тип данных
6
FOR
Счетный оператор цикла (для)
7
TO
Ключевое слово счетного оператора цикла (до)
8
DO
Ключевое слово (выполнить)

Продолжение таблицы 1
№ п.п.
Терминальный символ
Комментарий (обозначение)
9
WHILE
Оператор цикла с предусловием (пока)
10
DIV
Деление целочисленное
11
MOD
Остаток от целочисленного деления
12
AND
Логическое И
13
OR
Логическое ИЛИ
14
:=
Присвоить значение
 
Сначала заполняется таблица лексем (терминальных символов), затем начинается считывание и обработка входного текста программы пользователя. При работе сканера происходит заполнение таблиц символических имен и литералов.
Данные таблицы могут выглядеть следующим образом:
Таблица 2 – Таблица символических имен
№ п.п.
Идентификатор
Тип
Размер, занимаемый в памяти, байт
Относительный адрес в памяти
1
I
INTEGER
 
 
2
Y
REAL
 
 
3
X1
REAL
 
 

 
 
 
 
 
Таблица 3 – Таблица литералов
№ п.п.
Литерал
Тип
Размер, занимаемый в памяти, байт
Относительный адрес в памяти
1
1
INTEGER
2
0
2
100
INTEGER
2
2

 
 
 
 
 
Результатом работы сканера является последовательность кодов лексем. Каждый код лексемы обычно представляется кодом таблицы и спецификатором (порядковый номер в таблице, куда занесена лексема). Это позволяет избежать дополнительного поиска по таблицам на следующих этапах трансляции. Например в результате обработки сканером следующего предложения языка Паскаль
FOR I:=1 TO 100 DO Y:=X1
будет получена строка:
<1,06><2,1><1,14><3,1><1,07><3,2><1,08><2,2><1,14><2,3>,
где в угловых скобках пара чисел задает код таблицы и спецификатор. Можно оформить и в виде таблицы.
Таблица 4 – Таблица выходных символов
№ п.п.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Таблица
1
2
1
3
1
3
1
2
1
2
Строка
6
1
14
1
7
2
8
2
14
3
 
Функционально в сканере могут быть выделены следующие модули[4]:
1)    выделение из входной строки очередного слова;
2)    поиск в таблицах лексем и определение кода лексемы;
3)    формирование и вывод выходной строки.
Для модуля выделения слова важна информация о том, какие символы могут быть признаками начала или конца слова. Например, в языке Паскаль ключевые слова отделяются от других элементов предложения пробелами. Сложнее обстоит дело с выделением идентификаторов и чисел, поскольку разделителем для них может служить любой другой символ, не входящий по определению в идентификатор или число.
При заполнении таблиц выполняется проверка на наличие в ней элемента, совпадающего с выделенным идентификатором или константой, и при совпадении занесение в таблицу не выполняется.
В задачи последнего модуля входит занесение в выходную строку кодов лексем.
В дополнение к своей основной функции, распознаванию лексем, сканер обычно также выполняет чтение строк исход­ной программы и, возможно, печать листинга исходной про­граммы. Комментарии игнорируются сканером, за исключением того случая, когда они должны быть напечатаны и, таким об­разом, эффективно удаляются из исходной программы до на­чала процесса грамматического разбора.
Следующей стадией анализа является синтаксический разбор.
Лексический и синтаксический анализаторы взаимодействуют между собой. Существует два основных способа взаимодействия:
1)    реализуется на основе прямого лексического анализа. От синтаксического анализатора поступает запрос «дать лексему» и указывается тип лексемы;
2)    непрямой лексический анализ. Синтаксический анализатор выдает запрос «дать лексему», тип лексемы не указывается. Нет решающего блока, считаем, что работает группа параллельных автоматов.

1.4 Синтаксический и семантический анализ

 
Синтаксический анализ - это процесс, в котором исследуется цепочка лексем и устанавливается, удовлетворяет ли она структурным условиям, явно сформулированным в определении синтаксиса языка. Это – самая сложная часть компилятора.
Синтаксический анализатор расчленяет исходную программу на составные части, формирует ее внутреннее представление, заносит информацию в таблицу символов и другие таблицы. При этом производится полный синтаксический и, по возможности, семантический контроль программы. Фактически, это - синтаксически управляемая программа. При этом обычно стремятся отделить синтаксис от семантики насколько это возможно - когда синтаксический анализатор распознает конструкцию исходного языка, он вызывает семантическую процедуру, которая контролирует эту конструкцию, заносит информацию куда надо, проверяет на дублирование описания переменных, проверяет соответствие типов и т.п.
Процесс синтаксического анализа может рассматриваться как построение дерева грамматического разбора для транслируемых предложений. Грамматики могут использоваться как для порождения так и для распознавания предложений языка. Порождение начинается с начального понятия (или аксиомы грамматики). При распознавании с помощью грамматических правил порождается предложение, которое затем сравнивается с входной строкой. При этом применение правил подстановки для порождения очередного символа предложения зависит от результатов сравнения предыдущих символов с соответствующими символами входной строки. Результат анализа исходного предложения в терминах грамматических конструкций удобно представлять в виде дерева. Такие деревья обычно называются деревьями грамматического разбора или синтаксическими деревьями. На рисунке 3 изображено дерево грамматического разбора для предложения READ (VALUE).
<read>
   READ      (          id          )
                          {VALUE}

Рисунок 3 – Дерево грамматического разбора
Методы грамматического разбора разбиваются на два больших класса восходящие и нисходящие – в соответствии с порядком построения дерева грамматического разбора. Нисходящие (методы сверху-вниз) начинаются с аксиомы грамматики, с корня дерева и пытаются так его наращивать, чтобы последующие узлы дерева соответствовали синтаксису анализируемого выражения. Восходящие (методы снизу-вверх) начинают с элементов предложения (с "листьев") и отыскивают в грамматике какому понятию они соответствуют, т.е. определяют родительскую вершину для этих элементов, и т.д. пока не приходят к корню дерева (аксиоме грамматики). В современных компиляторах применяются как нисходящие, так и восходящие методы.
Достоинством восходящего метода является его несомненная простота, а также высокая скорость выполнения (не тратится время на поиск правила редукции).
Однако все эти достоинства напрочь меркнут перед главным недостатком данного метода. Дело в том, что здесь практически отсутствует какая бы то ни была диагностика (и тем более - локализация) ошибок. Во вторых, некоторые ошибки в исходном выражении не диагностируются вовсе. Например, выражения, в которых встречаются идущие подряд скобки “(” и “)”.
Поэтому при дальнейшем рассмотрении будет рассматриваться нисходящий разбор, как наиболее пригодный метод при ручном написании компилятора [4].
Кроме этого, алгоритмы синтаксического (грамматического) разбора (контроля) делят на синтаксически-ориентированные и синтаксически-неориентированные. Синтаксически-ориентированные алгоритмы являются универсальными для некоторого семейства языков и переход к распознаванию предложений другого языка выполняется путем смены грамматики, т.е. грамматика выполняет роль некоей "программы" распознавания предложений языка. Главным достоинством этого класса алгоритмов является их универсальность, а недостатком - наличие избыточности вследствие ориентации на семейство языков.
Синтаксически-неоpиентиpованные алгоритмы отличаются тем, что порядок действий в них определяется правилами грамматики данного конкретного языка. Достоинством этого класса алгоритмов является отсутствие избыточности, а недостатком - невозможность перенастройки на распознавание предложений другого языка.
В дальнейшем мы будем работать с синтаксически-неориентированными алгоритмами, т.к. будем работать лишь с одним языком – учебный язык на основе языка Паскаль.

1.5 Грамматики

 
Грамматика языка программирования является формальным описанием его синтаксиса или формы, в которой записаны от­дельные предложения программы или вся программа. Грамматика не описывает семантику или значения различных предло­жений. Информация о семантике содержится в программах ге­нерации объектного кода. В качестве иллюстрации разницы между синтаксисом и семантикой рассмотрим два предложения:
I:=J+K
и
I:=X+Y
где Х и Y являются действительными переменными, a I, J, К — целыми переменными. Эти два предложения имеют оди­наковый синтаксис. Оба являются операторами присваивания, в которых присваиваемое значение определяется выражением, состоящим из двух имен переменных, разделенных оператором сложения. Однако семантика этих двух предложений совершен­но различна. Первое предложение говорит о том, что перемен­ные в выражении должны быть сложены с использованием целых арифметических операций, а результат сложения должен быть присвоен переменной I. Второе предложение задает сло­жение с плавающей точкой, результат которого должен быть преобразован в целое число перед присваиванием. Очевидно, эти два предложения будут скомпилированы в раз­личные последовательности машинных команд, хотя их грамматическое описание одинаково. Различия между ними про­явятся на этапе генерации объектного кода.
На рисунке 4 показаны БНФ грамматики, используемые в дипломном проекте. Подчеркнутые волнистой линией элементы могут опускаться (не использоваться).
1.      <prog>           ::= PROGRAM <prog-name> VAR <dec-list> BEGIN <stmt-list> END.
2.      <prog-name> ::= id   
3.      <dec-list>      ::= <dec> { ; <dec> }   ; 
4.      <dec>            ::= <id-list> : <type>
5.      <type>           ::= INTEGER | REAL | STRING
6.      <id-list>         ::= id { , id }
7.      <stmt-list>     ::= <stmt> { ;  <stmt> }  ; 
8.      <stmt>           ::= <assign> | <for> | <read> | <write> | <while> | <repeat> | <if>
9.      <assign>        ::= id := <exp>
10.  <exp>            ::=  –  <term> { + <term> | – <term> }
11.  <term>           ::= <factor> { * <factor> | DIV <factor> |  /  <factor> }
12.  <factor>        ::= id | int | real | <text-val> |   (<exp>) 
13.  <read>           ::= READ ( <id-list> )
14.  <write>          ::= WRITE ( <value> { , <value>} )
15.  <for>             ::= FOR <index-exp> DO <body>
16.  <index-exp>  ::= id := <exp>   TO|DOWNTO  <exp>
17.  <body>          ::= <stmt> |    BEGIN <stmt-list> END
18.  <value>         ::= <id-list> | <text-val>
19.  <text-val>      ::= ′ <text> ′
20.  <text>            ::= string
21.  <if>               ::= IF <сравнение> THEN <body> ELSE <body>
22.  <сравнение>::= <factor> <условие> <factor>
23.  <условие>    ::= > | < | = | >= | <= | <>
24.  <while>         ::= WHILE  <сравнение>  DO <body>
25.  <repeat>        ::= REPEAT <body> UNTIL  <сравнение>
Рисунок 4 – Упрощенная грамматика языка Паскаль
Предыдущая страница 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая страница


Программно методический комплекс для обучения процессу создания компиляторов

Скачать дипломную работу бесплатно


Постоянный url этой страницы:
http://referatnatemu.com/?id=544&часть=3



вверх страницы

Рейтинг@Mail.ru
Copyright © 2010-2015 referatnatemu.com