一个能够进行语法分析并生成三地址代码的微型编译程序

下面是一个简单的微型编译程序，支持语法分析和生成三地址代码的功能。

1. 给定文法

我们考虑一个简单的算术表达式文法，包括加法、减法、乘法和除法四种运算符。该文法如下：

<expr> -> <term> { (+|-) <term> }
<term> -> <factor> { (*|/) <factor> }
<factor> -> id | num | '(' <expr> ')'

其中，id代表变量名，num代表数值。

2. 消除左递归，提取左因子

消除左递归后的文法如下：

<expr> -> <term> <expr_tail>
<expr_tail> -> + <term> <expr_tail> | - <term> <expr_tail> | ε
<term> -> <factor> <term_tail>
<term_tail> -> * <factor> <term_tail> | / <factor> <term_tail> | ε
<factor> -> id | num | '(' <expr> ')'

其中，ε表示空串。

3. 编制并化简语法图

语法图如下：

<expr>
   |
<term> <expr_tail>
   |
<factor> <term_tail> <expr_tail>
   |
id | num | '(' <expr> ')' <term_tail> <expr_tail>
   |
* <factor> <term_tail> <expr_tail> | / <factor> <term_tail> <expr_tail> | ε <term_tail> <expr_tail>
   |
+ <term> <expr_tail> | - <term> <expr_tail> | ε

进一步简化后的语法图如下：

<expr>
   |
<term> <expr_tail>
   |
<factor> <term_tail>
   |
id | num | '(' <expr> ')' <term_tail>
   |
* <factor> <term_tail> | / <factor> <term_tail> | ε
   |
+ <term> <expr_tail> | - <term> <expr_tail> | ε
   |
+ <term> <expr_tail> | - <term> <expr_tail> | ε

4. 编制各个递归子程序的算法

下面是各个递归子程序的算法：

- expr()：分析表达式，并生成三地址代码。

  <expr> -> <term> <expr_tail>

  expr() {
      term();
      expr_tail();
  }

- expr_tail()：分析表达式的尾部，并生成三地址代码。

  <expr_tail> -> + <term> <expr_tail> | - <term> <expr_tail> | ε

  expr_tail() {
      if (lookahead == '+') {
          match('+');
          term();
          emit('ADD', arg1, arg2, result);
          expr_tail();
      } else if (lookahead == '-') {
          match('-');
          term();
          emit('SUB', arg1, arg2, result);
          expr_tail();
      } else {
          // ε
      }
  }

- term()：分析项，并生成三地址代码。

  <term> -> <factor> <term_tail>

  term() {
      factor();
      term_tail();
  }

- term_tail()：分析项的尾部，并生成三地址代码。

  <term_tail> -> * <factor> <term_tail> | / <factor> <term_tail> | ε

  term_tail() {
      if (lookahead == '*') {
          match('*');
          factor();
          emit('MUL', arg1, arg2, result);
          term_tail();
      } else if (lookahead == '/') {
          match('/');
          factor();
          emit('DIV', arg1, arg2, result);
          term_tail();
      } else {
          // ε
      }
  }

- factor()：分析因子，并生成三地址代码。

  <factor> -> id | num | '(' <expr> ')'

  factor() {
      if (lookahead == id || lookahead == num) {
          match(lookahead);
          emit('MOV', arg1, null, result);
      } else if (lookahead == '(') {
          match('(');
          expr();
          match(')');
      } else {
          error();
      }
  }

5. 编制各个递归子程序的函数

下面是各个递归子程序的函数：

// 词法分析函数
int scan() {
    // ...
}

// 匹配函数
void match(int token) {
    if (lookahead == token) {
        lookahead = scan();
    } else {
        error();
    }
}

// 错误处理函数
void error() {
    // ...
}

// 生成三地址代码函数
void emit(char* op, char* arg1, char* arg2, char* result) {
    // ...
}

// expr()函数
void expr() {
    term();
    expr_tail();
}

// expr_tail()函数
void expr_tail() {
    if (lookahead == '+') {
        match('+');
        term();
        emit('ADD', arg1, arg2, result);
        expr_tail();
    } else if (lookahead == '-') {
        match('-');
        term();
        emit('SUB', arg1, arg2, result);
        expr_tail();
    } else {
        // ε
    }
}

// term()函数
void term() {
    factor();
    term_tail();
}

// term_tail()函数
void term_tail() {
    if (lookahead == '*') {
        match('*');
        factor();
        emit('MUL', arg1, arg2, result);
        term_tail();
    } else if (lookahead == '/') {
        match('/');
        factor();
        emit('DIV', arg1, arg2, result);
        term_tail();
    } else {
        // ε
    }
}

// factor()函数
void factor() {
    if (lookahead == id || lookahead == num) {
        match(lookahead);
        emit('MOV', arg1, null, result);
    } else if (lookahead == '(') {
        match('(');
        expr();
        match(')');
    } else {
        error();
    }
}

6. 三地址代码生成的数据结构和算法

三地址代码可以用一个四元组（op, arg1, arg2, result）来表示，其中op表示运算符，arg1和