中国科学技术大学：《编译原理》课程教学资源（教程）编译原理实验教程（草稿）

第1章概述 1.4实验环境与工具 1.4.1简介 为完成本书的各个课程设计，你将使用到以下的开发环境和工具： 1、Java集成开发环境 由于实验中需要用到Eclipsef的DT工具包，故我们推荐使用Eclipse集成开发环境IDE, Integrated Development Environment)),你可以从http://www.eclipse.org/获得。它是一个广泛 使用的开源集成开发环境，在各种平台上都有发布的版本。你既可以用它在Windows操作系 统下完成Java程序的开发，也可以用它在Linx等操作系统下完成。 2、Java SDK 你可以从SUN的网站http://java sun.com)上获得Java软件开发包(SDK).你可以安装J2SE 5.0(即JDK1.5)或Java SE6.0(即JDK1.6)中的任一版本，并且将所安装的RE(Java Runtime Environment)添加到Eclipsef的系统库中，这样便于你跟踪调试Java源程序代码。 3、Eclipse的Java开发工具 表1-1 Eclipse JDTAST相关的jar文件 Eclipse版本号相关的jar文件 3.12 org.eclipse.core.resources 3.1.2.jar org.eclipse.core.runtime_3.1.2jar org.eclipse.jdt.core_3.l.2.jar org.eclipsejdt.ui_3.1.2jar 32 org.eclipse.core.resources_3.2.2jar org.eclipse.core.runtime_3.2.0.jar org.eclipse.equinox.common_3.20.jar orgeclipsejdtcore 32.3.ja org.eclipse.idt.ui 3.2.2.jar org.eclipse.core.resources_3.3.0.jar org.eclipse.core.runtime 3.3.100.jar org.eclipse.equinox.common_3.3.0.jar org.eclipse.jdt.core_3.3.1.jar org.eclipse.jdt.ui3.3.1.jar 我们使用Eclipsef的ava开发工具(JDT,Java Development Tools)提供的抽象语法树类层 次结构来表示我们的AST。当用Eclipse编译依赖DT的程序时，需要把Eclipse安装目录中 plugins子目录下的几个与AST实现有关的ar文件（表1-l列出了儿个Eclipseh版本中相关的jar

第 1 章 概述 5 1.4 实验环境与工具 1.4.1 简介 为完成本书的各个课程设计，你将使用到以下的开发环境和工具： 1、Java 集成开发环境 由于实验中需要用到Eclipse的JDT工具包，故我们推荐使用Eclipse集成开发环境(IDE, Integrated Development Environment)，你可以从 http://www.eclipse.org/获得。它是一个广泛 使用的开源集成开发环境，在各种平台上都有发布的版本。你既可以用它在Windows操作系 统下完成Java程序的开发，也可以用它在Linux等操作系统下完成。 2、Java SDK 你可以从SUN的网站(http://java.sun.com)上获得Java软件开发包(SDK)。你可以安装J2SE 5.0(即JDK1.5)或Java SE 6.0(即JDK1.6)中的任一版本，并且将所安装的JRE(Java Runtime Environment)添加到Eclipse的系统库中，这样便于你跟踪调试Java源程序代码。 3、Eclipse 的 Java 开发工具 表 1-1 Eclipse JDT AST 相关的 jar 文件 Eclipse 版本号 相关的 jar 文件 3.1.2 org.eclipse.core.resources_3.1.2.jar org.eclipse.core.runtime_3.1.2.jar org.eclipse.jdt.core_3.1.2.jar org.eclipse.jdt.ui_3.1.2.jar 3.2 org.eclipse.core.resources_3.2.2.jar org.eclipse.core.runtime_3.2.0.jar org.eclipse.equinox.common_3.2.0.jar org.eclipse.jdt.core_3.2.3.jar org.eclipse.jdt.ui_3.2.2.jar 3.3 org.eclipse.core.resources_3.3.0.jar org.eclipse.core.runtime_3.3.100.jar org.eclipse.equinox.common_3.3.0.jar org.eclipse.jdt.core_3.3.1.jar org.eclipse.jdt.ui_3.3.1.jar 我们使用Eclipse的Java开发工具（JDT, Java Development Tools）提供的抽象语法树类层 次结构来表示我们的AST。当用Eclipse编译依赖JDT的程序时，需要把Eclipse安装目录中 plugins子目录下的几个与AST实现有关的jar文件（表 1-1 列出了几个Eclipse版本中相关的jar

第1章概述 文件列表)导入到Eclipse的classpath中；当用JDK的javac和java编译、运行时，需要在 “-classpath”选项中将这些jar文件包含进来。 4、JFlex 这是词法分析器的生成器(Generator),它能根据ncx词法规范文件自动生成词法分析器 的ava返代码，你可以从JFIex主页http://jflex.de/(或http://sourceforge net/projects/iflex/)下载 JFlex的压缩包，解压在某个目录下，这里记为IFLEX_HOME。切记按照Flex根目录下的 bin/jflex.bat中的注释修改它，以适应机器的Java虚拟机等配置，否则不能正常工作。在本书 所附的软件包的tools/jflex目录下，有l.4.1版本的jflex.jar。. 5、Ant 这是一个基于Java的编译工具，它与Eclipse集成得很好。它的机制与GNU Make比较相 像，但是由于编译文件是基于XML(eXtensible Markup Language)数据格式来描述的，因此比 makefile更清晰易懂。更多的信息请参考Ant网站：http://ant apache org。1.4.4节给出了XM 和Ant的简要介绍。 6、CUp CUP(Constructor of Useful Parsers)是一个以LALR(I)文法为基础的语法分析器的生成 器。其主要功能是读入一个文法规范(Grammar specification)文件，然后生成可识别符合这种 文法输入流的Java源代码。所读入的文法文件的扩展名约定为cup。你可以从 hpww2.cs.tum.edu/projects/cup/下载CUP工具并获得更多的信息。在本书所附的软件包 的tools/java-cup目录下，有vla版本的java-cup-v1lajarl以及java-cup-lla--runtime jar文件 7、JavaCC JavaCC(Java Compiler Compiler)是一种采用递归下降分析的、支持LL(k)文法的编译器的 编译器。它不仅可以为输入的文法规范文件（文件扩展名为）生成对应分析器的ava源代码 还提供其他与分析器生成有关的能力，如树构造（通过包含在avaCC中的Tree工具来完成）、 动作(actions)以、调试(debugging)等。利用JavaCC中的JDoc工具还可以将文法规范文件转换成 文档HTML格式).你可以从ttps://javace.dev java net/下载JavaCC工具并获得更多的信息。 在我们提供的工具箱中的tools/iavacc目录下，有4.0版本的iavacc.iar。 8、Gcc 在代码生成部分的实验中，要求为抽象语法树生成x86汇编代码。针对所生成的汇编代 码，本书推荐用GCC(GNU Compiler Collection)偏译器将其编译连接成目标文件或可执行文 件。GCC是开源的多语言、多目标、多平台的编译器集合，是Linux系统的官方编译器。你 可以从nttp://ecc.enu.org下载。当前GCC已经发展到了43.0版（截至2008年3月5日），它 因为公开、易用受到众多开源爱好者的喜好。在Windows系统中，无法直接使用GCC。你可 以使用Windows下的Linux平台环境，如CygWin,或者使用GCC的Windows版本，即 MinGW(Minimalist GNU for Windows).。你可以从http://wwwmingw.org/获得MinGW工具

第 1 章 概述 6 文件列表）导入到Eclipse的classpath中；当用JDK的javac和java编译、运行时，需要在 “-classpath”选项中将这些jar文件包含进来。 4、JFlex 这是词法分析器的生成器(Generator)，它能根据jflex词法规范文件自动生成词法分析器 的Java源代码。你可以从JFlex主页 http://jflex.de/ (或 http://sourceforge.net/projects/jflex/ )下载 JFlex的压缩包，解压在某个目录下，这里记为JFLEX_HOME。切记按照JFlex根目录下的 bin/jflex.bat中的注释修改它，以适应机器的Java虚拟机等配置，否则不能正常工作。在本书 所附的软件包的tools/jflex目录下，有 1.4.1 版本的jflex.jar。 5、Ant 这是一个基于Java的编译工具，它与Eclipse集成得很好。它的机制与GNU Make比较相 像，但是由于编译文件是基于XML(eXtensible Markup Language)数据格式来描述的，因此比 makefile更清晰易懂。更多的信息请参考Ant网站：http://ant.apache.org。1.4.4 节给出了XML 和Ant的简要介绍。 6、CUP CUP(Constructor of Useful Parsers)是一个以LALR(1)文法为基础的语法分析器的生成 器。其主要功能是读入一个文法规范(Grammar specification)文件，然后生成可识别符合这种 文法输入流的 Java 源代码。所读入的文法文件的扩展名约定为 cup 。你可以从 http://www2.cs.tum.edu/projects/cup/ 下载CUP工具并获得更多的信息。在本书所附的软件包 的tools/java-cup目录下，有v11a版本的java-cup-v11a.jar以及java-cup-11a-runtime.jar文件。 7、JavaCC JavaCC(Java Compiler Compiler)是一种采用递归下降分析的、支持LL(k)文法的编译器的 编译器。它不仅可以为输入的文法规范文件(文件扩展名为jj)生成对应分析器的Java源代码， 还提供其他与分析器生成有关的能力，如树构造(通过包含在JavaCC中的JJTree工具来完成)、 动作(actions)、调试(debugging)等。利用JavaCC中的JJDoc工具还可以将文法规范文件转换成 文档(HTML格式)。你可以从 https://javacc.dev.java.net/下载JavaCC工具并获得更多的信息。 在我们提供的工具箱中的tools/javacc目录下，有 4.0 版本的javacc.jar。 8、GCC 在代码生成部分的实验中，要求为抽象语法树生成x86 汇编代码。针对所生成的汇编代 码，本书推荐用GCC(GNU Compiler Collection)编译器将其编译连接成目标文件或可执行文 件。GCC是开源的多语言、多目标、多平台的编译器集合，是Linux系统的官方编译器。你 可以从 http://gcc.gnu.org下载。当前GCC已经发展到了 4.3.0 版（截至 2008 年 3 月 5 日），它 因为公开、易用受到众多开源爱好者的喜好。在Windows系统中，无法直接使用GCC。你可 以使用Windows下的Linux平台环境，如CygWin，或者使用GCC的Windows版本，即 MinGW(Minimalist GNU for Windows)。你可以从 http://www.mingw.org/获得MinGW工具

第1章概述 9、CygWin CygWin是Windows下的Linux平台环境。有了CygWin,我们就可以在Windows下使用 Linux下的BASH以及其它GNU工具。你可以从http://www.eygwin.com/或 http://www.cvgwin.cn/获得CygWin。. 10、SPIM 在代码生成部分的实验中，还要求为抽象语法树生成MPS32汇编代码。为了在普通的 PC机上生成MIPS RISC架构代码并运行，需要一个能在x86架构上运行MPS汇编程序的模 拟器。SPIM威是这样的一个开源模拟器，你可以从http://pages.cs.wisc.cdu~-larus/spim html 下载。它可以运行在Linux和MS Windows下。在Linux下，SPIM除提供一个字符界面外，还 提供了一个Kwindow下的图形界面XSpim。在MS Windows下，SPIM提供了一个类似XSpim 的图形界面PCSpim. 1.4.2环境变量设置 在运行以上各种开发工具之前，首先介绍环境变量及其设置方法。环境变量是一个具有 特定名字的对象，它包含一个或者多个应用程序所将用到的信息，用户可以修改相应的环境 变量来对自己的运行环境进行定制。 例如，在MS Windows的命令提示控制台（也称dos控制台）下，输入ccho%PATH% (在Linux或Unix的bash控制台下，可以输入ccho$PATH),你会看到系统列出不少用分 号隔开的路径。PTH环境变量的作用是指定命令的搜索路径。也就是说，当输入一条控制 台命令时，系统会主动在当前路径和PATH环境变量中所列出的各路径中寻找相应的命令来 执行。比如，如果PATH中有C:windowssystem32,那么在任何路径下输入winmine命令 都可以打开C1 vindows\svstem32下的扫雷游戎。 环境变量的引用方法在dos下和bsh下略有不同。前者将环境变量名放在两个“%” 之间来表示对环境变量的引用，比如之前的%PATH%:而后者则在环境变量名前加上“$” 来表示引用，如$PTH。对于所出现的环境变量引用，系统将用环境变量的值来代替它们。 比如，如果环境变量windir的值是"C:AWINDOWS",那么%windir%system32表示 "C:\WINDOWS\system32". 下面重点介绍环境变量的设置方法。 1.4.2.1设置用户或系统环境变量 1、Windows平台下的设置 在Windows操作系统下，可以为单个用户配置环境变量，也可以为所有的用户统一配 置环培变量，即系统环培变量 这里以Vindows XP为例来说明环境变量的设置方法。在Windows XP下，用鼠标单击“开 始”→“控制面版”→“性能和维护”→“系统”，或者对“我的电脑”单击鼠标右键而后 点击“属性”，将弹出“系统属性”窗口：选择窗口的“高级”标签中下方的“环境变量”， 7

第 1 章 概述 7 9、CygWin CygWin是Windows下的Linux平台环境。有了CygWin，我们就可以在Windows下使用 Linux 下 的 BASH 以及其它 GNU 工具。你可以从 http://www.cygwin.com/ 或 http://www.cygwin.cn/获得CygWin。 10、SPIM 在代码生成部分的实验中，还要求为抽象语法树生成MIPS32 汇编代码。为了在普通的 PC机上生成MIPS RISC架构代码并运行，需要一个能在x86 架构上运行MIPS汇编程序的模 拟器。SPIM就是这样的一个开源模拟器，你可以从 http://pages.cs.wisc.edu/~larus/spim.html 下载。它可以运行在Linux和MS Windows下。在Linux下，SPIM除提供一个字符界面外，还 提供了一个Xwindow下的图形界面XSpim。在MS Windows下，SPIM提供了一个类似XSpim 的图形界面PCSpim。 1.4.2 环境变量设置 在运行以上各种开发工具之前，首先介绍环境变量及其设置方法。环境变量是一个具有 特定名字的对象，它包含一个或者多个应用程序所将用到的信息，用户可以修改相应的环境 变量来对自己的运行环境进行定制。 例如，在 MS Windows 的命令提示控制台（也称 dos 控制台）下，输入 echo %PATH% （在 Linux 或 Unix 的 bash 控制台下，可以输入 echo $PATH），你会看到系统列出不少用分 号隔开的路径。PATH 环境变量的作用是指定命令的搜索路径。也就是说，当输入一条控制 台命令时，系统会主动在当前路径和 PATH 环境变量中所列出的各路径中寻找相应的命令来 执行。比如，如果 PATH 中有 C:\windows\system32，那么在任何路径下输入 winmine 命令， 都可以打开 C:\windows\system32 下的扫雷游戏。 环境变量的引用方法在 dos 下和 bash 下略有不同。前者将环境变量名放在两个“%” 之间来表示对环境变量的引用，比如之前的%PATH%；而后者则在环境变量名前加上“$” 来表示引用，如$PATH。对于所出现的环境变量引用，系统将用环境变量的值来代替它们。 比如，如果环境变量 windir 的值是"C:\WINDOWS"，那么%windir%\system32 表示 "C:\WINDOWS\system32"。 下面重点介绍环境变量的设置方法。 1.4.2.1 设置用户或系统环境变量 1、Windows 平台下的设置 在 Windows 操作系统下，可以为单个用户配置环境变量，也可以为所有的用户统一配 置环境变量，即系统环境变量。 这里以Windows XP为例来说明环境变量的设置方法。在Windows XP下，用鼠标单击“开 始”Æ“控制面版”Æ“性能和维护”Æ“系统”，或者对“我的电脑”单击鼠标右键而后 点击“属性”，将弹出“系统属性”窗口；选择窗口的“高级”标签中下方的 “环境变量

第1章概述 可得如图11所示的窗口。 系统屁性 2x 常规计算机名硬件高级系统还原自动更新远程 ②☒ Scandinavian Lab的用户支昼UD 量 值 新键0编辑)除迎) 系统支量⑤) X\LOCALT 1\eet\f 新编辑)除) 确定☐取消 图1-1环境变量窗口 环境变量窗口上方是用户变量，其中设置的变量只能由当前用户名的用户使用：下方是 系统变量，其中设置的变量可以被所有的计算机用户使用。设置系统变量需要Administrator 权限。单击“新建”按钮，在弹出的对话框中输入变量名和变量值并按“确定”按钮之后， 即可完成对环境变量的新增设置。你也可以选中一个现有的变量，单击“编辑”或“删除 按钮，来修改或删除该变量。 2、Linux或Unix下的设首 bash是大多数Linux或Unix版本的标准Shel程序，它具有非常强大的功能。这里给出 为bas动设置环境变量的方法。 在用户主目录下有一个.bashr心文件，每一次该用户运行bash时，bash都会自动执行 这个脚本。如果在该bashrc文件中加入export envname=-"envval”后保存并退出，再在bash 控制台下执行“source bashre”命令，即可为该用户设置名为“envname”,值为envval的环 培变量。 如果要为所有用户都设置同一个环境变量envname,.则可以让root用户在etc/profile中 加入如下两行： envname="envval

第 1 章 概述 8 可得如 图 1-1 所示的窗口。 图 1-1 环境变量窗口 环境变量窗口上方是用户变量，其中设置的变量只能由当前用户名的用户使用；下方是 系统变量，其中设置的变量可以被所有的计算机用户使用。设置系统变量需要 Administrator 权限。单击“新建”按钮，在弹出的对话框中输入变量名和变量值并按“确定”按钮之后， 即可完成对环境变量的新增设置。你也可以选中一个现有的变量，单击“编辑”或“删除” 按钮，来修改或删除该变量。 2、Linux 或 Unix 下的设置 bash 是大多数 Linux 或 Unix 版本的标准 Shell 程序，它具有非常强大的功能。这里给出 为 bash 设置环境变量的方法。 在用户主目录下有一个 .bashrc 文件，每一次该用户运行 bash 时，bash 都会自动执行 这个脚本。如果在该.bashrc 文件中加入 export envname=”envval”后保存并退出，再在 bash 控制台下执行“source .bashrc”命令，即可为该用户设置名为“envname”，值为 envval 的环 境变量。 如果要为所有用户都设置同一个环境变量 envname，则可以让 root 用户在/etc/profile 中 加入如下两行： envname=”envval

第1章概述 export envname 1.4.2.2设置会话环境变量 在控制台中，可以对当前会话设置环境变量，当会话结束，环境变量就不再存在。你可 以用这种方法在批处理文件（即dos下的bat文件，或bash下的sh文件）中临时建立环境变量 完成某些任务 在dos控制台下，环境变量的设置方法是：set envname=envval。. 在bash下，变量的设置方法是：envnames="envval或者export envname="envval".两者 的区别在于：前者仅存在于当前的shcl,是本地变量，当前shell的子进程不会意识到这个 变量的存在。为了把变量传递到子shell,需要用export命令（即后者）把它们输出出来， 被输出出来的变量就像环境变量一样。 1.4.3 Eclipse的安装和使用 Ec即s是一个广泛使用的开源IDE,在各种平台上都有版本发布。在本书的课程设计 中，可以选用它作为Java程序的开发环境，并且用到它附带的DT之一：AST类层次结构。 考虑到大多数学生之前接触的多为Visual Studio之类的DE,而且Eclipse中许多操作 方式与之不同，因此在这里简单介绍一些Eclipse中的基本概念，以帮助学生快速熟悉它。 1.4.3.1 Eclipse的获得与安装 获得Eclipse:你可以从http://download eclipse.org/eclipse/downloads/上获得Eclipse.单击 该页面L,atest Release标签栏中Build Name标识符下的版本号的链接，选择EclipseSDK栏中相 应操作系统平台对应的Eclipse SDK压缩文件进行下载。 解压和安装：将Eclipse的压缩文件解压到一个新文件夹，这里记作ECLIPSE HOME, 双击其中的eclipse.cxe(在Windows下)或eclipse(在Linux或Unix下)即可启动Eclipse 注意：在运行Eclipse之前，请确认已经安装DK1.5以上的版本。如果你没有事先安装 JDK,或者在环境变量PATH中没有包含RE或JDK可执行文件的路径，那么Eclipse将无法启 动，并给出提示信息（如图1-2是在Windows下的信息提示）. 确定门 图1-2“找不到Java虚拟机”的信息提示框 1.4.3.2首次运行Eclipse 第一次运行Eclipse时，Eclipse会弹出如图l-3所示的窗口，要求我们指定一个Eclipse 的Workspace((工作区). 9

第 1 章 概述 9 export envname 1.4.2.2 设置会话环境变量 在控制台中，可以对当前会话设置环境变量，当会话结束，环境变量就不再存在。你可 以用这种方法在批处理文件(即 dos 下的 bat 文件，或 bash 下的 sh 文件)中临时建立环境变量 完成某些任务。 在 dos 控制台下，环境变量的设置方法是：set envname=envval。 在 bash 下，变量的设置方法是：envname=”envval”或者 export envname=”envval”。两者 的区别在于：前者仅存在于当前的 shell，是本地变量，当前 shell 的子进程不会意识到这个 变量的存在。为了把变量传递到子 shell，需要用 export 命令（即后者）把它们输出出来， 被输出出来的变量就像环境变量一样。 1.4.3 Eclipse 的安装和使用 Eclipse 是一个广泛使用的开源 IDE，在各种平台上都有版本发布。在本书的课程设计 中，可以选用它作为 Java 程序的开发环境，并且用到它附带的 JDT 之一：AST 类层次结构。 考虑到大多数学生之前接触的多为 Visual Studio 之类的 IDE，而且 Eclipse 中许多操作 方式与之不同，因此在这里简单介绍一些 Eclipse 中的基本概念，以帮助学生快速熟悉它。 1.4.3.1 Eclipse 的获得与安装 获得Eclipse: 你可以从 http://download.eclipse.org/eclipse/downloads/上获得Eclipse。单击 该页面Latest Release标签栏中Build Name标识符下的版本号的链接，选择Eclipse SDK栏中相 应操作系统平台对应的Eclipse SDK压缩文件进行下载。 解压和安装: 将 Eclipse 的压缩文件解压到一个新文件夹，这里记作 ECLIPSE_HOME， 双击其中的 eclipse.exe（在 Windows 下）或 eclipse（在 Linux 或 Unix 下）即可启动 Eclipse。 注意：在运行Eclipse之前，请确认已经安装JDK 1.5 以上的版本。如果你没有事先安装 JDK，或者在环境变量PATH中没有包含JRE或JDK可执行文件的路径，那么Eclipse将无法启 动，并给出提示信息（如 图 1-2 是在Windows下的信息提示）。 图 1-2 “找不到 Java 虚拟机”的信息提示框 1.4.3.2 首次运行 Eclipse 第一次运行Eclipse时，Eclipse会弹出如 图 1-3 所示的窗口，要求我们指定一个Eclipse 的Workspace(工作区)