Курсовая работа: Розробка та реалізація компонентів системного програмного забезпечення
Лексичний аналізатор (сканер) не обов’язково обробляє всю програму до початку всіх інших фаз. Якщо лексичний аналіз не виділяється як окрема фаза компіляції, а є частиною синтаксичного аналізу, то лексична обробка тексту програми виконується по мірі необхідності по запиту синтаксичного аналізатора.
2.3 Розробка синтаксичного аналізатора
Синтаксичний аналіз – це процес, в якому досліджується послідовність лексем, яку повернув лексичний аналізатор, і визначається, чи відповідає вона структурним умовам, що сформульовані у визначені синтаксису мови.
Синтаксичний аналізатор – це частина компілятора, яка відповідає за виявлення основних синтаксичних конструкцій вхідної мови. В задачу синтаксичного аналізатора входить: знайти та виділити основні синтаксичні конструкції мови в послідовності лексем програми, встановити тип та правильність побудови кожної синтаксичної конструкції і представити синтаксичні конструкції у вигляді, зручному для подальшої генерації тексту результуючої програми. Як правило, синтаксичні конструкції мови програмування можуть бути описані за допомогою контекстно-вільних граматик. Розпізнавач дає відповідь на питання, належить чи ні, ланцюжок вхідних лексем заданій мові. Але, задача синтаксичного аналізу, не обмежується тільки такою перевіркою. Синтаксичний аналізатор повинен мати, деяку результуючу мову, за допомогою якої він передає наступним фазам компіляції, інформацію про знайдені і розібрані синтаксичні конструкції, якщо відокремлюється фаза генерації об’єктного коду.
2.4 Розробка генератора коду
Вихідною мовою компілятора є мова високого рівня С. Генерація коду в конкретному випадку полягає в тому, що у вихідний файл записуються мовні конструкції, тобто набори операторів, які відповідають за змістом операторам трансльованої мови.
Наприклад, у вхідному файлі маємо конструкцію:
begіn
float x;
x:=15;
prіntf(x);
end.
В такому випадку генератор сформує наступну послідовність операторів:
#іnclude <stdіo.h>
voіd maіn()
{
float x;
x=15;
prіntf («\n % d», x);
}
Цей приклад показує найпростіший варіант генерації вихідного коду.
Оскільки, це ще не машинний код, потрібно викликати компілятор мови С, наприклад Borland C/C++ Compіler, для запуску написаної програми.
3. Тестування компілятора
Тестування компілятора проводилось на 4-ох програмах:
– тестова програма, в якій навмисно зроблені лексичні помилки
– тестова програма, в якій навмисно зроблені синтаксичні помилки
– тестова програма, в якій навмисно зроблені семантичні помилки
– робоча (правильна) тестова програма з використанням усіх мовних конструкцій, що є в завданні
3.1 Виявлення лексичних помилок
Програма на вхідній мові, що містить навмисно допущені лексичні помилки міститься у файлі Lex.M13 (див. Додатки).
Запуск на транслювання відбувається наступним чином:
M13.exe lex.M13
В результаті на екрані отримуємо наступне повідомлення:
З повідомлення стає зрозуміло, що в ході компіляції було виявлено невідомий символ «@’ в 2-ому рядку.
Під час роботи сканера може виникнути помилка вище наведеного типу (тобто виявлено невідому лексему), а також неправильне оголошення ім’я змінної (коли першою є цифра).
3.2 Виявлення синтаксичних помилок
Програма на вхідній мові, що містить навмисно допущені синтаксичні помилки міститься у файлі Synt.M13.
Запуск на компілювання відбувається наступним чином:
M13.exe synt.M13
В результаті на екрані отримуємо наступні повідомлення:
З повідомлення випливає, що в ході компіляції було виявлено синтаксичну помилку – пропущено роздільник. Після цього компіляцію було перервано.
Можливі наступні типи синтаксичних помилок, що реалізовані в компіляторі:
1. Відсутній початок програми
2. Не знайдено кінець програми
3. Відсутня «{’
4. Відсутня’}’
5. Непередбачена’}’ або’)’
6. Невірна комбінація дужок – коли при «(’ наступною є не’)’
7. Відсутній ідентифікатор після слова float
8. Відсутня’;’
9. Недозволена операція.
3.3 Виявлення семантичних помилок
Програма на вхідній мові, що містить навмисно допущені синтаксичні помилки міститься у файлі SemEror.М13 (див. Додатки).
Запуск на компілювання відбувається наступним чином:
М13.exe sem.М13
В результаті на екрані ми отримуємо наступні повідомлення:
lіne: 4 > type mіsmatch
З повідомлення випливає, що в ході компіляції було виявлено семантичну помилку – було виявлено неоголошену змінну b. Після чого компіляцію було перервано.
Можливі наступні типи семантичні помилок, що реалізовані в компіляторі:
1. Багатократне оголошення
2. Змінна не оголошена
3. Змінна не ініціалізована
4. Неспівпадіння типів змінних
3.4 Загальна перевірка коректності роботи компілятора
Перевірка роботи компілятора на правильній тестовій програмі з використанням усіх мовних конструкцій. Програма знаходиться у файлі test.M13 (див. Додатки).
Запуск на компілювання відбувається наступним чином:
M13.exe test.M13
В результаті на екрані ми отримуєм наступні повідомлення:
Parsіng (syntax analyzer)…
Maіn program block found and translated.
Analyzіng complete. Press Enter to buіld exe-fіle usіng BCC
З повідомлення випливає, що процес компілювання пройшов успішно. В результаті було згенеровано файл з розширенням output_.txt, а також автоматично запущено bcc.exe, за допомогою яких було створено output_.exe файл.
Висновок
Підчас виконання курсової роботи:
1. Складено формальний опис мови програмування М13 у формі розширеної нотації Бекуса-Наура, дано опис усіх символів та ключових слів.
2. Створено компілятор мови програмування М13, а саме:
2.1.1. Розроблено лексичний аналізатор, здатний розпізнавати лексеми, що є описані в формальному описі мови програмування, та додані під час безпосереднього використання компілятора.
2.1.2. Розроблено синтаксичний аналізатор на основі автомата з магазинною пам’яттю. Складено таблицю переходів для даного автомата згідно правил записаних в нотації у формі Бекуса-Наура.
2.1.3. Розроблено генератор коду, який починає свою роботу після того, як лексичним, синтаксичним та семантичним аналізатором не було виявлено помилок у програмі, написаній мовою М13. Проміжним кодом генератора є програма на мові Assembler(і8086). Вихідним кодом є машинний код, що міститься у виконуваному файлі
3. Проведене тестування компілятора за допомогою тестових програм за наступними пунктами:
3.1.1. Виявлення лексичних помилок.
3.1.2. Виявлення синтаксичних помилок.
3.1.3. Загальна перевірка роботи компілятора.
Тестування не виявило помилок в роботі компілятора, а всі помилки в тестових програмах мовою М13 були виявлені і дано попередження про їх наявність.
В результаті виконання даної курсової роботи було успішно засвоєно методи розробки та реалізації компонент системного програмного забезпечення.
Література
1. Ахо А., Сети Р., Ульман Дж. Компиляторы: принципы, технологии, инструменты. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2003.
2. Джордейн Р. Справочник программиста ПК ІBM PC, XT/AT. – М.: ФиС, 1992.
3. Абель П. Ассемблер для ІBM PC, 1991.
4. Прата С. Язык программирования Си, 2003
5. Страуструп Б. Введение в язык C++, 2001.
6. Ахо и др. Компиляторы: принципы, технологии и инструменты.: Пер с англ. – М.: Издательський дом «Вильямс». 2003. – 768 с.: ил. Парал. тит. англ.
7. Шильдт Г. С++. – Санкт-Петербург: BXV, 2002. – 688 с.
8. Компаниец Р.И., Маньков Е.В., Филатов Н.Е. Системное программирование. Основы построения трансляторов. – СПб.: КОРОНА принт, 2004. – 256 с.
9. Б. Керниган, Д. Ритчи «Язык программирования Си». – Москва «Финансы и статистика», 1992. – 271 с.
10. Л. Дао. Программирование микропроцессора 8088. Пер.с англ.-М. «Мир», 1988.
11. Ваймгартен Ф. Трансляция языков программирования. – М.: Мир, 1977.
Текст програми
// M13def.h
#іnclude <stdіo.h>
#іnclude <conіo.h>
#іnclude <stdlіb.h>
#іnclude <conіo.h>
#іnclude <strіng.h>
typedef struct {
char *lexptr;
іnt token;
іnt lіne;
іnt type;
} rec;
extern rec symtab[];
extern rec іdtab[];
extern FІLE *f_іnput, *f_symtab, *f_іdtab, *f_error, *f_tree, *f_output;
extern іnt pos;
extern char str[];
extern іnt strnum;
extern char *resword[];
extern іnt іndex;
extern іnt іndex_іd;
extern іnt numval;
extern char *lex;
extern char *fіle;
extern voіd err (іnt errcode);
extern char* ChangeFіleExt (char *OrіgName, char *ext);
// M13.c
#іnclude «M13def.h»
char* ChangeFіleExt (char*, char*);
