北航《编译技术》课程设计：构建与解释执行编译器

"北航《编译技术》课程设计涵盖了从简单到复杂的多个层次的编译器构建任务，包括对文法的理解与实现，以及编译器的关键组件如词法分析、语法分析、语义分析的实践。学生们可以选择不同难度的题目，例如PL/0、C0文法，或者进行文法的扩充，难度系数从0.7至1不等，最高级别的C1文法支持自定义类型、结构体、指针和跳转语句。每个题目都要求学生根据给定的文法实现编译器，产生虚拟计算机的目标代码，并编写解释执行程序来运行这些代码，输出执行结果。" 在课程设计中，学生需要处理的文法分为以下几个级别： 1. PL/0文法（难度系数0.7）：基础的类Pascal语言文法，包含常量、变量、整数、无数据类型（默认为整型）、过程（无参数）、赋值语句、if条件语句、while-do循环、过程调用、复合语句、读写语句。 2. 扩充PL/0文法（难度系数0.75）：在PL/0基础上稍作改动，增加了if-then-else、do-while、repeat-until语句。 3. C0文法（难度系数0.85）：类C语言的文法，增加了子函数（带参数，可有无返回值）、类型（整型）、读写语句（含字符串）及return语句。 4. 扩充PL/0或C0文法（难度系数0.95）：进一步扩展语法成分，包含实数、函数（带参数）、for语句、case语句等。 5. C1文法（难度系数1）：最复杂，支持自定义类型、一元和后缀表达式、结构体、指针和跳转语句。 在完成课程设计的过程中，学生需要实现以下几个核心组件： - **词法分析**：将源代码分解成一个个词素，识别出文法中的关键元素如标识符、数字、运算符等。 - **语法分析**：使用递归子程序法解析词法分析后的输入，构建抽象语法树（AST）来表示程序的结构。 - **语义分析**：检查程序的语义正确性，比如类型匹配、变量声明等，并生成中间代码（如P代码）。 - **符号表管理**：跟踪程序中的标识符信息，如作用域、类型等。 - **运行栈**：用于存储计算过程中的数据和状态。 - **出错处理**：设计并实现错误检测和报告机制，确保编译器能够捕获并解释源代码中的错误。 - **解释执行程序**：读取生成的目标代码，进行解释执行，输出执行结果。 作业要求强调每位学生必须独立完成，使用手工编程实现递归子程序法的语法分析，并编写相关文档以阐述需求和设计思路。这是一次全面而深入的编译技术实践，旨在让学生掌握编译器设计的基本原理和技术。