编译原理课设尝试（二）——PL/0编译器改写

花了点时间，终于把PL/0整个编译器的源码分析了一遍，接下来就是上手对这个编译器进行改造的过程了。

我决定首先尝试将PL/0编译器的源码从C转到C++上，然后划分成多文件，再准备开始改。先从课设作业要求开始，最终的目标是完成PL/0的完整文法支持。

已经完成的部分我用删除线在下面标出来。

在github上开了个仓库，准备存放改写后的代码，以及用于记录整个过程：
https://github.com/jcf94/pl0_compiler

下面先看一下拓展后的PL/0文法。

PL/0可拓展的完整文法

• Program → Block .

• Block → [ConstDecl][TypeDecl][VarDecl][FuncDecl] begin Stmt {; Stmt } end

• ConstDecl → const ConstDef {, ConstDef} ;

• ConstDef → ident = number

• TypeDecl → type TypeDef {TypeDef }

• TypeDef → ident = TypeExp ;

• TypeExp → integer | real | Boolean | array ‘[’number .. number‘]’ of TypeExp

• VarDecl → var VarDec {VarDec }

• VarDec → ident {, ident} : Type ;

• Type → integer | real | boolean | ident

• FuncDecl → FuncDec { FuncDec }

• FuncDec → procedure ident [ ( ForParal ) ]; Block ; | function ident [ ( ForParal ) ] : Type ; Block ;

• ForParal → ident : Type {; ident : Type }

• Stmt → IdentRef := Exp | if Exp then Stmt | if Exp then Stmt else Stmt | begin Stmt {; Stmt } end | while Exp do Stmt | exit | ε | call ident [ ( ActParal ) ] | write ( Exp {, Exp } ) | read (IdentRef {, IdentRef } )

• IdentRef → ident [ ‘[’Exp‘]’ { ‘[’Exp‘]’ } ]

• ActParal → Exp {, Exp }

• Exp → SimpExp RelOp SimpExp | SimpExp

• RelOp → = | <> | < | > | <= | >=

• SimpExp → [+ | - ] Term {+ Term | - Term | or Term}

• Term → Factor {* Factor | / Factor | div Factor | mod Factor | and Factor}

• Factor → IdentRef | number | ( Exp ) | not Factor | ident [ ( ActParal ) ] | odd (SimpExp) | true | false

课设要求

课设要求上给出了8个题目：

• 给PL/0语言增加C语言形式的/∗ …… ∗/的注释。

• 给PL/0语言增加带else子句的条件语句和exit语句。exit语句作为while语句的非正常出口语句。若处于多层while语句中，则它只作为最内层while语句的非正常出口。若它没有处于任何while语句中，则是一个错误。

• 给PL/0语言增加输入输出语句。

• 给PL/0语言增加带参数的过程，参数传递按值调用方式。

• 给PL/0语言增加布尔类型，并且布尔类型的表达式按短路方式计算。

• 给PL/0语言增加数组类型。

• 给PL/0语言增加函数类型。

• 给PL/0语言增加实数类型。

改写过程记录

• 多文件改写

• 添加C语言形式的注释功能，支持//注释一行和/* */的段注释

修改词法分析器的getsym()部分即可，要注意的是除法也是/符号

• 添加else子句

这里有个比较容易出错的问题，即PL/0中对分号的处理与C中稍微有些区别，并不是所有的语句后面都会有分号。查看文法可知，block后跟点或分号，常量、变量定义的最后要有分号，出现多条并列的stmt时需要用分号来分隔（而最后一条stmt可能是不需要带分号的）。

这一点从文法分析中对分号semicolon的处理上也可以看出来。

因此else子句只要继续按照文法进行扩展即可：

if Exp then Stmt | if Exp then Stmt else Stmt

else前面应该是没有分号的。

首先将else加入保留字，norw、word、wsym都要作相应修改，注意原代码中用了二分查找，所以保留字的顺序也要作相应调整。

在文法分析中if语句部分的后面加上对else的判定即可。

最后还要处理一下若遇到一个语句开头部分直接是else的错误反馈。

• 添加exit语句

同样先将exit加入保留字，然后在stmt中增加对exit的支持。

一个exit语句其实就是jmp跳转到while的末尾即可，一个while中可能出现多个exit，而且while本身也是可以嵌套多层的，因此这里可以采用栈的结构exitlist保存下每个exit产生的jmp语句的位置。

等到一个while块结束时，再根据exitlist把所有jmp语句缺少的地址给补上。

• 添加输入输出语句

首先看一下输入输出部分的文法：

write ( Exp {, Exp } ) | read (IdentRef {, IdentRef } )

write是括号中跟一个或多个exp，read是括号中跟一个或多个IdentRef。

由于还没有作其他的拓展，这里的IdentRef只是变量名，后面拓展成数组等等之后就有更多的东西了，比较麻烦…我在想是不是要先把IdentRef单独先分出来，以便于以后的工作。

首先继续添加关键字，原本的sym用的是unsigned long类型，大小有点不够，所以把所有的sym都改成unsigned long long类型。

在statbegsys中把read和write都加上。

然后在stmt中完成对read和write的处理即可。

有了read和write之后，接下来对PL/0编译器的各种测试和调试都可以先通过这两个来完成啦，简直是赞。

• 添加true和false支持

为后面添加boolean类型作准备

• 添加not/and/or/div/mod支持

事实上由于类型还没改，到这里为止编译器还只能支持整数，这里的div和原本的除法是一样的。

• 添加integer/boolean类型定义

在enum object这个枚举类型中把integer和boolean都加上。

添加类型定义需要涉及到的修改的地方比较多，比如VarDec的定义：

VarDec → ident {, ident} : Type ;

PL/0不像C语言那样先写下类型，后面再跟变量名，而是刚好反过来，因此这里新加一个enterlist的结构，识别出ident之后先把对应的符号表位置存入enterlist，然后等类型识别完毕后再改上去。

各个位置涉及到变量值的都需要修改，另外在变量的使用过程中还需要增加运算类型是否匹配的检查。我增加了一个运算操作用来整理boolean型变量的数据，即非零的全变成1。

这个编译器中运行时直接用的是C的数组作为数据栈，所以对于不同类型变量的存储其实是大大简化了的，因为随便怎么写都能存下来，大不了最后我把运行栈整个改成double数组就能同时支持整数和浮点数了，而实际要生成真正的汇编语言的话，需要考虑到的东西很多，还要看是不是跟机器也相关等等。

这里还是仅作实验学习吧…

额，各种问题都是相当麻烦，详细的就不记录了，改着改着都改忘了。

• boolean运算的短路方式

or前面是1，则后面部分不再计算；and前面是0，则后面部分不再计算。

本来想是不是生成中间代码时就直接跳了，但是值的计算是到运行时才完成的，编译阶段根本不知道结果，所以要修改的部分应该是在中间代码生成时加上判断跳转的指令。

这里遇到点小麻烦，本来以为已经完成了这部分，结果调试时不对。

翻解释器的代码出来看之后惊奇地发现jpc结束后居然是要栈顶减1的…这样我原来想的就有问题了。
明天再想想怎么解决吧。

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待续…