編譯程式設計 期末專題說明 V1.1 May 2004

專題目標 實作一個可用的編譯器 編譯指定的程式語言並產生C-- 編譯器與產生的執行檔必須可以在 Linux 或 FreeBSD 作業系統下執行

程式語言 命令式語言 使用保留字(reserve word) 由最簡單到最難共分為三個階段 做不夠嗎? 基本功能, 進階功能, 完整功能 依完成度作為評分依據 做不夠嗎? 額外功能

基本語法 序述以換行符號作為結尾 標記(token)間可以有一個或多個空白 符號‘#’開始到行尾為註解 program 主程式區塊 序述以換行符號作為結尾 標記(token)間可以有一個或多個空白 空白含, space, \t, \r 換行符號\n只能出現在序述的最後面, 但序述和序述間或檔頭檔尾可以有一個或以上的換行符號 符號‘#’開始到行尾為註解 程式由 program 宣告開始, 後接一主程式區塊 大小寫視為不同 (case sensitive)

程式區塊 程式區塊 空序述 一行序述; 或 由begin和end所包圍的一行或以上的序述 使用分號‘;’做為空序述 允許巣狀結構 空序述 使用分號‘;’做為空序述 空序述為一不做任何動作的序述

基本功能 (1/5) 變數宣告 接在 program 宣告之後，程式區塊之前，可有可無 變數宣告區段以 var 開頭，其後可以有一行或多行 int 變數1, 變數2, ... 變數宣告 接在 program 宣告之後，程式區塊之前，可有可無 變數宣告區段以 var 開頭，其後可以有一行或多行 每一行開頭為變數型態, 基本功能只需支援 int int 是32位元有號整數 可宣告一個或多個變數，以逗號分開 變數名稱最長不會超過 255 個字元 變數名稱可以是英文字母大小寫，數字或是底線，但是開頭不可以是數字

基本功能 (2/5) 變數值設定 運算式 運算元:= 為指定變數 左邊為變數, 右邊為運算式 基本整數四則運算 x := 1 y := 2 z := (x + y) * (x – y) # z 的值為 -3 變數值設定 運算元:= 為指定變數 左邊為變數, 右邊為運算式 運算式 基本整數四則運算 提供 +, -, *, /, mod, ( ), -(負號)

基本功能 (3/5) 整數的輸入與輸出 呼叫 read() 可以由鍵盤輸入一整數並傳回 呼叫 writestr(str)輸出一字串 x := read() writestr(“the answer is “) write( 運算式 ) writeln() 整數的輸入與輸出 呼叫 read() 可以由鍵盤輸入一整數並傳回 呼叫 writestr(str)輸出一字串 字串為一用兩個雙引號所包函的字元, 其中不可有換行符號或雙引號 呼叫 write(x) 將 x 的內容以十進位方式輸出到螢幕上，並在最後附加一空白字元 呼叫 writeln() 輸出換行符號到螢幕上

基本功能 (4/5) 比較運算 布林運算 運算式零值為假，非零值為真 提供 >, >=, <, <=, = (x >= y) and not (x <= z) 比較運算 提供 >, >=, <, <=, = 布林運算 提供 and, or, not 如果 and 左邊運算元為 false, 則右邊不去計算 如果 or 左邊運算元為 true, 則右邊不去計算 運算式零值為假，非零值為真

基本功能 (5/5) if-then-else while 迴圈控制 兩者皆允許巢狀結構 else的部份可有可無 while ( 運算式 ) 程式區塊 if ( 運算式 ) then else # 這部份可有可無 程式區塊 # fi if-then-else else的部份可有可無 while 迴圈控制 兩者皆允許巢狀結構

基本功能的程式範例 # # 基本功能範例 program var int i, result, x begin x := read() while(i <= x) result := result + i i := i + 1 end write(result) writeln() while(1) # 無窮迴圈 ; #

進階功能 (1/2) 整數陣列 宣告長度為一編譯時即可決定之常數運算式, 例如1+1 索引值從0開始 用方括號定址 var int 變數[長度] length(陣列變數) 整數陣列 宣告長度為一編譯時即可決定之常數運算式, 例如1+1 索引值從0開始 用方括號定址 編譯時與程式執行時都必須能夠偵測陣列索引值是否超過範圍，並印出錯誤訊息(並停止程式執行) 允許陣列拷貝，複製整個陣列的內容，如果來源陣列比目的陣列大的話則印出錯誤訊息 提供 length() 函式取得陣列的元素個數

進階功能 (2/2) for迴圈 foreach迴圈 i 是一個宣告過的變數 m 和 n 是兩個運算式, n 可以比 m 小, 大, 或相等 for i = m to n 程式區塊 foreach i in a 程式區塊 for迴圈 i 是一個宣告過的變數 m 和 n 是兩個運算式, n 可以比 m 小, 大, 或相等 foreach迴圈 a是一個陣列變數 在程式區塊中, i的值是a[0], a[1], a[2], … 改變 i 不會影響到原來陣列中的值

進階功能的程式範例 # # 進階功能 program var int a[2], i begin a[0] := read() for i = 0 to length(a) – 1 writestr(“a[ “) write(i) writestr(“] is “) write(a[i]) writeln() end

完整功能 函式宣告 宣告在全域變數之後，主程式區塊之前 函式名稱和變數名稱可重複 不需支援forward reference 允許遞迴呼叫 sub 函式名稱(int 參數1, int 參數2, ...) var int 區域變數1, 區域變數2, ... 程式區塊 函式宣告 宣告在全域變數之後，主程式區塊之前 函式名稱和變數名稱可重複 不需支援forward reference 允許遞迴呼叫 Call by Value 參數只需支援整數型態, 不需支援陣列參數

完整功能的程式範例 # # 完整功能 program # 全域變數 var int x # 函式宣告 sub hello() begin write(x) writeln() end # 底下是主程式 x := 1234 hello()

額外功能1 動態陣列 宣告時不指定陣列長度 預設長度為零 若在foreach中改變陣列長度, 則結果未定義 var int 變數[]... setlength(變數, 長度) 動態陣列 宣告時不指定陣列長度 預設長度為零 若在foreach中改變陣列長度, 則結果未定義 程式中可以用setlength(x,len)來指定陣列 x 的長度為len

額外功能2 多維陣列 不限維數的多維陣列 不需支援foreach, length()等功能 var int 變數[第一維長度][第二維長度]... 多維陣列 不限維數的多維陣列 不需支援foreach, length()等功能

額外功能3 動態多維陣列 不限維數的多維陣列 函式 setlength 的參數個數視該陣列維數而定 var int 變數[][] ...

額外功能4 其他長度整數資料型態 提供short: 16位元有號整數 提供byte: 8位元有號整數 var short 變數 ... byte 變數 ... 其他長度整數資料型態 提供short: 16位元有號整數 提供byte: 8位元有號整數 整數型態間可以互相轉換,但是會受到表示範圍的影響 當表示位元不足時, 取低位元部份

額外功能5 Call by Reference 在宣告函式的參數名稱前加上&表示該參數是reference sub 函式名稱(int &參數1, ...) Call by Reference 在宣告函式的參數名稱前加上&表示該參數是reference Reference的值會被函式所更動

額外功能6 自訂結構 宣告在program之後, 全域變數之前 型態名可以和變數及函式名重複 用 . 來指定結構的成員 type 自定型態名 int a int b ... epyt var.a := 1 自訂結構 宣告在program之後, 全域變數之前 型態名可以和變數及函式名重複 用 . 來指定結構的成員

額外功能7 多型 同名的函式可以有不同的參數 按照呼叫時的參數決定所呼叫的函式 sub function(int 變數1) sub function(int 變數1, int 變數2) 多型 同名的函式可以有不同的參數 按照呼叫時的參數決定所呼叫的函式

額外功能8 例外處理 使用 throw 函式丟出一個例外, 例外的資料型態為 int i是一宣告過的int變數, 存放例外的值 try 程式區塊1 catch(i) 程式區塊2 throw(-1) 例外處理 使用 throw 函式丟出一個例外, 例外的資料型態為 int i是一宣告過的int變數, 存放例外的值 丟出的例外會延著函式呼叫的堆疊往上層跑, 直到被try catch抓到 如果在程式區塊1中發生例外, 則程式流程跳到區塊2, 區塊1中剩下的程式碼不被執行 如果區塊1中外發生任何例外, 則區塊2不會被執行 存取陣列的索引超出範圍時也會產生例外, 其例外值為-1 除零錯誤也會產生例外, 其例外值為-2

附錄 - 保留字 保留字不可以用作變數或函式名稱 and, begin, byte, catch, char, do, else, end, epyt, fi, for, foreach, if, in, int, mod, not, or, program, short, sub, then, to, try, type, var, while

附錄 - 運算元結合優先順序 優先順序由上到下遞減，結合方向由左至右 ( ) [ ] not, -(負號) * / mod + - < <= > >= = and or

感謝 感謝蕭睆文同學協助更新 v1.1