构建mini-c语言编译器：从文法规则到实验教程

编译原理实验指导教程1是针对华中科技大学计算机科学与技术学院编译原理课程设计的一份实用参考资料。本教程旨在引导学生理解和实践编译器构造，通过构建一个简化的C语言变体——mini-c语言，来熟悉文法分析、词法分析、语法分析等核心编译过程。 首先，实验的核心步骤之一是定义一个高级语言。在本教程中，这个任务是对mini-c语言进行形式化描述，即使用上下文无关文法（Context-Free Grammar，CFG）。mini-c语言的文法定义了程序的基本结构，包括程序由外部定义列表（ExtDefList）构成，外部定义可以是类型声明（SpecifierExtDecList）、函数定义（SpecifierFunDecCompSt），以及变量声明（VarDec）等。 - `G[program]: program → ExtDefList` 定义了程序的开始，程序由外部定义序列组成。 - `ExtDecList` 可以包含多个外部定义项，以逗号分隔，也可以是空。 - `Specifier` 表示变量类型，如int或float。 - `VarDec` 和 `FucDec` 分别表示变量声明和函数声明，包括参数列表。 - `CompSt` 包含初始化列表和语句序列，用于函数定义。 - `Stmt` 包括表达式、复合语句和控制结构，如if-else和while循环。 编译过程中的关键部分，如词法分析（Tokenization）、语法分析（Syntax Analysis，也称解析）和语法制导翻译（Syntactic Directed Translation）等，将围绕这个mini-c文法展开。通过构建词法分析器识别mini-c的词汇单元，然后利用递归下降解析或LL（1）、LR（1）等方法解析句子结构，再进一步实现语法分析树（Parse Tree）和抽象语法树（Abstract Syntax Tree, AST）的构造。 实验过程中，学生们需要实现各个阶段的具体代码，如构造词法分析器以识别mini-c的标识符、运算符和标量类型；设计语法分析器，通过递归下降或借助状态机实现文法规则的匹配；构建中间代码生成器，将AST转换为可执行的指令；最后是代码生成器，将中间代码转化为目标语言的机器码或汇编代码。 整个实验过程不仅是理论知识的运用，更是实践能力的锻炼，帮助学生深入理解编译器的工作原理，并培养解决问题和项目管理的能力。在进行实验时，需要参考相关文献，不断查阅资料，灵活运用所学知识，才能成功构造出一个完整的mini-c语言编译器。