編譯程式設計

編譯程式設計

期末專題說明 ^V1.1

May 2004

專題目標

• 實作一個可用的編譯器

• 編譯指定的程式語言並產生C--

• 編譯器與產生的執行檔必須可以在 Linux

或 FreeBSD 作業系統下執行

程式語言

• 命令式語言

• 使用保留字(reserve word)

• 由最簡單到最難共分為三個階段

– 基本功能, 進階功能, 完整功能 – 依完成度作為評分依據

•做不夠嗎?

–額外功能

基本語法

• 序述以換行符號作為結尾換行符號

• 標記(token)間可以有一個或多個空白

– 空白含, space, \t, \r

– 換行符號\n只能出現在序述的最後面, 但序述和序述間 或檔頭檔尾可以有一個或以上的換行符號

• 符號‘#’開始到行尾為註解

• 程式由

^program

• 大小寫視為不同 (case sensitive)

program 主程式區塊

程式區塊

•程式區塊

–一行序述; 或

–由begin和end所包圍的一行或以上的序述

•begin和end獨自各佔一行

•允許巣狀結構

•空序述

–使用分號‘;’做為空序述

–空序述為一不做任何動作的序述

基本功能 (1/5)

• 變數宣告

– 接在

^program

^var

• int 是32位元有號整數

– 可宣告一個或多個變數，以逗號分開 – 變數名稱最長不會超過 255 個字元

– 變數名稱可以是英文字母大小寫，數字或是底線，但 是開頭不可以是數字

var

int 變數^1, 變數^{2, ...}

基本功能 (2/5)

• 變數值設定

– 運算元:= 為指定變數

– 左邊為變數, 右邊為運算式運算式

• 運算式

– 基本整數四則運算

• 提供 +, -, *, /, mod, ( ), -(負號)

x := 1 y := 2

z := (x + y) * (x – y) # z 的值為 ^-3

基本功能 (3/5)

• 整數的輸入與輸出

– 呼叫 read() 可以由鍵盤輸入一整數並傳回 – 呼叫 writestr(str)輸出一字串

• 字串為一用兩個雙引號所包函的字元, 其中不可有換行符號 或雙引號

– 呼叫 write(x) 將 x 的內容以十進位方式輸出到螢 幕上，並在最後附加一空白字元

– 呼叫 writeln() 輸出換行符號到螢幕上

x := read()

writestr(“the answer is “) write( 運算式 ⁾

writeln()

基本功能 (4/5)

• 比較運算

– 提供 >, >=, <, <=, =

• 布林運算

– 提供 and, or, not

– 如果 and 左邊運算元為 false, 則右邊不去計算 – 如果 or 左邊運算元為 true, 則右邊不去計算

• 運算式零值為假，非零值為真

(x >= y) and not (x <= z)

基本功能 (5/5)

• if-then-else

– else的部份可有可無

• while 迴圈控制

• 兩者皆允許巢狀結構

while ( 運算式 ) 程式區塊

if ( 運算式 ^{) then} 程式區塊

else # 這部份可有可無

程式區塊 # fi

基本功能的程式範例

#

# 基本功能範例

#

program var

int i, result, x begin

x := read() result := 0 i := 1

while(i <= x) begin

result := result + i i := i + 1

end

write(result) writeln()

while(1) # 無窮迴圈

; #

進階功能 (1/2)

• 整數陣列

– 宣告長度為一編譯時即可決定之常數運算式, 例如1+1 – 索引值從0開始

– 用方括號定址

–– 編譯時與程式編譯時 執行時都必須能夠偵測陣列索引值是否執行時 超過範圍，並印出錯誤訊息(並停止程式執行)

– 允許陣列拷貝，複製整個陣列的內容，如果來源陣列 比目的陣列大的話則印出錯誤訊息

– 提供 length() 函式取得陣列的元素個數

var

int 變數^[長度^]

length(陣列變數)

進階功能 (2/2)

• for迴圈

– i 是一個宣告過的變數

– m 和 n 是兩個運算式, n 可以比 m 小, 大, 或相等

• foreach迴圈

– i 是一個宣告過的變數 – a是一個陣列變數

– 在程式區塊中, i的值是a[0], a[1], a[2], …

for i = m to n 程式區塊

foreach i in a 程式區塊

進階功能的程式範例

#

# 進階功能

#

program var

int a[2], i begin

a[0] := read() a[1] := read()

for i = 0 to length(a) – 1 begin

writestr(“a[ “) write(i)

writestr(“] is “) write(a[i])

writeln() end

end

完整功能

• 函式宣告

– 宣告在全域變數之後，主程式區塊之前 – 函式名稱和變數名稱可重複

– 不需支援forward reference – 允許遞迴呼叫

– Call by Value

sub 函式名稱^(int 參數^{1, int} 參數^{2, ...)} var

int 區域變數^1, 區域變數^{2, ...}

程式區塊

完整功能的程式範例

#

# 完整功能

#

program

# 全域變數 var

int x

# 函式宣告 sub hello() begin

write(x) writeln() end

# 底下是主程式 begin

x := 1234 hello()

額外功能1

• 動態陣列

– 宣告時不指定陣列長度 – 預設長度為零

– 若在foreach中改變陣列長度, 則結果未定義 – 程式中可以用setlength(x,len)來指定陣列 x

的長度為len

var

int 變數^[]...

setlength(變數^, 長度⁾

額外功能2

• 多維陣列

– 不限維數的多維陣列

– 不需支援foreach, length()等功能

var

int 變數^[第一維長度^][第二維長度^]...

額外功能3

• 動態多維陣列

– 不限維數的多維陣列

– 函式 ^setlength 的參數個數視該陣列維數而定

var

int 變數^{[][] ...}

setlength(變數^, 第一維長度^, 第二維長度^{, ...)}

額外功能4

• 其他長度整數資料型態

– 提供

^short

^byte

– 整數型態間可以互相轉換,但是會受到表示範圍 的影響

– 當表示位元不足時, 取低位元部份

var

short 變數 ^...

byte 變數 ^...

額外功能5

• Call by Reference

– 在宣告函式的參數名稱前加上&表示該參數是 reference

– Reference的值會被函式所更動

sub 函式名稱^(int &參數^{1, ...)}

額外功能6

• 自訂結構

– 宣告在program之後, 全域變數之前 – 型態名可以和變數及函式名重複

– 用 . 來指定結構的成員

type 自定型態名 int a

int b ...

epyt

var.a := 1

額外功能7

• 多型

– 同名的函式可以有不同的參數

– 按照呼叫時的參數決定所呼叫的函式

sub function(int 變數1)

sub function(int 變數^{1, int} 變數²⁾

額外功能8

• 例外處理

– 使用

^throw

^int

– i是一宣告過的int變數, 存放例外的值

– 丟出的例外會延著函式呼叫的堆疊往上層跑, 直到被try catch抓到 – 如果在程式區塊1中發生例外, 則程式流程跳到區塊2, 區塊1中剩

下的程式碼不被執行

– 如果區塊1中外發生任何例外, 則區塊2不會被執行

– 存取陣列的索引超出範圍時也會產生例外, 其例外值為-1 – 除零錯誤也會產生例外, 其例外值為-2

try

程式區塊¹ catch(i)

程式區塊2 throw(-1)

附錄 - 保留字

• 保留字不可以用作變數或函式名稱

• and, begin, byte, catch, char, do, else,

end, epyt, fi, for, foreach, if, in, int,

mod, not, or, program, short, sub, then,

to, try, type, var, while

附錄 - 運算元結合優先順序

• 優先順序由上到下遞減，結合方向由左至右

– ( ) [ ]

– not, -(負號) – * / mod

– + -

– < <= > >=

– = – and – or

感謝

•感謝蕭睆文同學協助更新 v1.1