使用flex与bison构建编译器的实验教程

"这是一份关于编译原理的实验指导教程，主要涉及使用flex和bison编写编译器的实践内容。教程由华中科技大学计算机科学与技术学院的编译原理课程组提供，旨在帮助学生理解和构建自己的高级语言编译器。文档中给出了一个简化的C语言文法——mini-c，用于教学示例。" 在编译原理中，编译器是将高级编程语言转换为目标机器语言的软件。本实验指导教程的核心目标是通过实际操作来学习编译器的构造过程。以下是教程中的关键知识点： 1. **上下文无关文法（Context-Free Grammar, CFG）**： 上下文无关文法是定义编程语言结构的一种形式化方法。在教程中，mini-c的文法被表示为一系列产生式规则，如`program→ExtDefList`，这些规则描述了语言的结构和语法规则。 2. **语言定义**： 定义一个新语言是编译器构建的第一步。在这个过程中，需要确定语言的关键字（如`int`和`float`），符号，以及语句和表达式的结构。例如，mini-c中的`Specifier`、`ExtDefList`等都是语言的组成部分。 3. **词法分析（Lexical Analysis）**： flex是一个常用的词法分析工具，它将源代码分解成一个个称为“标记”（tokens）的最小单元，如关键字、标识符、运算符和常量。在mini-c中，`ID`、`INT`和`FLOAT`是可能的标记。 4. **语法分析（Syntax Analysis）**： bison是一个语法分析器生成器，它根据上下文无关文法构建解析器，解析词法分析生成的标记流，检查其是否符合文法规则。例如，`Exp`和`Stmt`在文法中代表表达式和语句，它们可以进一步分解成更小的子表达式或子语句。 5. **抽象语法树（Abstract Syntax Tree, AST）**： 在语法分析过程中，通常会构建一棵抽象语法树，以可视化和理解程序的结构。AST有助于进行类型检查、优化和代码生成。 6. **语义分析（Semantic Analysis）**： 这一步骤检查代码的语义，包括类型检查、常量折叠和作用域解析。虽然在教程中可能没有深入讲解，但在实际编译器中这是必不可少的。 7. **代码生成（Code Generation）**： 最终，编译器将抽象语法树转换为目标机器的指令集，这个过程称为代码生成。对于微型C，这将涉及将AST转化为汇编语言或直接的机器代码。 8. **错误处理**： 编译器需要能够识别和报告语法错误、类型错误和其他错误，以帮助程序员调试代码。 9. **实践技巧**： 实验指导强调了除了阅读教程之外，还需要查阅相关文献和网络资源，选择合适的技术路线，并根据理解实现编译器。这意味着学生需要具备独立解决问题和自学的能力。 通过这个实验，学生将掌握编译器设计的基本概念，理解如何将语言的文法转化为可执行的代码，并能动手构建一个简单的编译器，这对于深入理解计算机系统和编程语言的底层工作原理至关重要。