精简C语言子集的C-MIPS编译器实验实现

资源摘要信息:"基于精简C语言的C-MIPS编译器(编译原理实验)【***】" 知识点: 1. 编译器的构成和工作原理： 编译器是一种将源代码翻译成机器语言的程序。一个完整的编译器通常包括前端和后端两个部分。前端包括词法分析、语法分析、语义分析和中间代码生成，而后端则包括中间代码优化、目标代码生成等步骤。本实验中，编译器从C语言源代码出发，最终生成MIPS汇编语言代码。 2. C语言子集的选择和测试程序编写： 在实现编译器的过程中，并不需要处理整个C语言的所有复杂特性，而是选择C语言的一个小子集。这个子集应包含C语言的基本语法结构和关键字等，例如变量声明、基本运算、控制语句和函数定义等。在这个子集的基础上，编写特定的测试程序以验证编译器的正确性。 3. 编译器开发过程的四个主要步骤： a. 词法和语法分析：使用Flex和Bison工具，根据C语言的文法规则，自动生成用于词法和语法分析的C语言程序，构建抽象语法树（AST），并将其打印出来以便验证。 b. 静态语义分析：通过遍历抽象语法树，构造符号表，并检查程序中是否存在语义错误，如变量未声明、类型不匹配等。 c. 中间代码生成：基于语义分析的结果，生成中间代码。这些代码是与具体机器无关的代码，它处于源代码和目标代码之间。 d. 代码优化和目标代码生成：优化器接收中间代码，利用DAG算法重构代码以提高效率，并输出优化后的代码。目标代码生成器负责将中间代码转换为具体的机器代码，包括寄存器分配、指令选择等。 4. 使用MARS汇编器： MARS是一个模拟MIPS指令集的汇编器和模拟器，可以用来将生成的MIPS汇编代码汇编成机器代码，并在模拟的CPU上进行测试。确保生成的代码能正确地运行，并且其执行结果与C程序的预期功能相符。 5. 编译器设计与计算机组成原理课程设计的关联性： 测试程序最终生成的机器代码将在计算机组成原理课程设计中所设计的CPU上执行。这说明编译器设计不仅仅是一个软件层面的工作，还与计算机硬件架构紧密相关。 6. 编译器实验的目标和意义： 实验的主要任务是实现一个简单的C到MIPS汇编语言的编译器，通过这一过程加深对编译原理关键算法的理解，并提高学生在系统软件研发方面的技术水平。此外，实验还强调了程序设计语言和计算机组成原理等课程知识之间的联系。 7. Flex和Bison工具的使用： Flex和Bison是编译器开发者经常使用的两个工具。Flex是一个用于生成词法分析器的工具，而Bison则是一个语法分析器生成器。它们能根据提供的文法规范自动生成相应的分析代码，极大地简化了编译器前端的开发过程。 通过完成这个实验，学生不仅能够加深对编译原理的理解，还能熟悉和掌握词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成等编译技术，同时对于C语言、MIPS指令集架构以及编译器设计的理论和实践有一个全面的认识。