Java虚拟机的说明书.docx

renewcommandsectionnamePftA1phsectionXrenewcommandXsectionformatflushleft)Xsetcountersection0%newpage%appendix'section语法图beginfigurehtpbXincludegraphicsDiasProgram)caption主程序endfigurebeginfigurehtpbXincludegraphicsDiasConstantsDeclcaption定义常量endfigure)beginfigurehtpbincludegraphicsDias/ConstantDecl)caption定义一个常量endfigurebeginfigurehtpbXincludegraphicsDiasVarsDeclcaption变量定义)endfigure)beginfigurehtpbXincludegraphicsDiasVarsDeclOneType)caption卜一种类型变量定义endfigurebeginfigurehtpbXincludegraphicsDiasVar1.istcaption变量列表endfigure)beginfigurehtpbinc1udegraphicsDiasType)caption类型endfigurebeginfigurehtpbXincludegraphicsDiasProcsDeclcaption过程/函数定义endfigure)beginfigurehtpbincludegraphicsDias/ProcedurcDec1)caption过程定义endfigurebeginfigure)htpbincludegraphicsDias/FunctionDecl)caption函数定义endfigure)beginfigurehtpbXincludegraphics(DiasZStatementBlock)caption语句块endfigurebeginfigurehtpbXincludegraphicsDiasFnctionCallcaption函数调用XincludegraphicsDiasIfStatement)captiontextttif语句endfigure)beginfigurehtpbXincludegraphicsDiasWhiIeStatement)captiontextttwhile语句endfigurebeginfigurehtpbincludegraphicsDiasForStatemcnt)captiontextttfor语句endfigure)beginfigurehtpbXincludegraphicsDiasNewarraycaptiontextttNewarray)语句endfigurebeginfigurehtpbXincludegraphicsDiasRetUrnStatement)captiontextttreturn)语句endfigure)beginfigure)htpbXincludegraphicsDiasSystemCall)caption系统调用endfigure)beginfigure)htpbincludegraphicsDias/Statement)caption语句)endfigure)newpagesection属性翻译文法)先阅读时请参阅用BNF描述的JP1.z语法bcgintabularhtbpccccclhline语法成分&属性&来自&类型&语义动作&位置hline主程序&程序名&标识符&综合&填入全局表&标识符之后Wcline2-6&主代码&语句块&综合&填入全局表&语句块之后hline常量定义)&名称&标识符&综合&填入全局表&识别出字面cline2_4&类型&Type&综合&&量之后cline2-4&值&1.iteral&综合&&hline变量定义&变量数量&一类变量定义&综合&根据是否全局)&全部识别完后W&&相加&&填符号表&OWcline2-4&各变量&一类变量定义&综合&&)W&含类型&&&&Wcline2-4&是否全局&上层结构&继承&&Whline一类变量&变量列表&(Var1.ist)&综合&&(cline(2-4定义&类型&Type&综合&&hline变量列表&变量名列表&标识符&综合&&Whline多个过程&代码&一个过程定义&综合&完成代码&识别出一个&&&&&过程定义之后hline过程定义&名称&标识符&综合&填全局表&识别出右括号后Wcline2-4&参数&前一个变量定义&综合&&Wcline26)&参数个数&前一个变量定义&综合&续填全局表&识别出后一个cline2-4)&本地变量&后一个变量定义&综合&&变量定义之后Wcline2-4&本地变量个数&两个变量定义&综合&&&&变量数量之和&&&cline2-6&代码&语句块&综合&填表&识别出语句块后hline函数定义&名称&标识符&综合&填全局表&识别出类型后Wcline2_4&参数&前一个变量定义&综合&&Wcline2-4&参数个数&前一个变量定义&综合&1&cline（2-4&返回值类型&Type&综合&&cline2-6）&本地变量&后一个变量定义&综合&续填全局表&识别出后一个Wcline2_4&本地变量个数&两个变量定义&综合&&变量定义之后&&变量数量之和&&&Wcline（2-6&代码&语句块&综合&填表&识别出语句块后hline语句块&代码&语句&综合&&hline语句&代码&下层结构&综合&&W&&表达式、子语句&&&W&&textttifwhilefor语句&&&）&&是由它们的子&&&W&&语句拼装起来的。&&&Whline表达式&代码&分析过程&综合&&Whlineendtabular）section错误信息表bcgindescription）itemtextttNeeda在处理赋值时，没有发现'：=''；）itemtextttTypeConfliCt.某项类型检查没有通过；!itemtextttUsearraywithindex.在赋值语句中，发现数组没有下标；itemtextttIthinkyouwantdeclareaconst,butwhat,sitname?在应当出现常量定义时，没有发现标识符；itemtextttYoushoulduse,=,insteds'.试图用赋值号定义常量；这个错误不会导致跳过；itemtextttYoushoulduse'='.在常量定义中，没有发现等号或赋值号；）itemtextttThisisnotatypei'veeverknown:XXXXXX不是一个类型名称;itcmtextttifthereisno'Idon'tknowwhatyouwanttodo.在常量定义中没有发现冒号；itemtextttifitISaconst,declareitbefore:XXXXXX这个标识符不是预先定义过的常量；）itemtextttIwantaliteral,notaTYPE等号后的不是标识符,也不是字面量；itemtexttt1thinkyourconstantdecishouldbeendhere.常量定义不正确的结束；itemtexttttypenotsame:wantTYPElfound:TYPE2欲定义常量的值与刚才声名的不同，应为TYPEl,实为TYPE2；itemtextttWehaveaNAMEalready.名字冲突；itemtextttXXXisnotaConStand.欲用一个非常量的标识符给常量定义。在约定先定义常量后，这个信息已不可能出现；itemtextttConstsDeclendincorrectly.全部常量定义不正确的结束；itemtextttNeedFilCnamC.（没有在命令行给出欲编译的文件名；itemtextttUnknownargument:XXXXXX不是合法的参数。目前只有textttdebug可以作为合法的参数。itemtextttExpressionfailed.（表达式处理失败。这将导致编译过程中止；）itemtextttArrayindexmuststartWith''在表达式中使用数组而不带下标；）itemtextttIndexmustbeinteger.数组下标不是整数；itemtextttIndexmustbeendWith''下标应以''''结束itemtextttTheremustbeaintegerorfloatexpression.在FOr循环中循环变量应该是整型、初值、终值应该是整型或符点型f。UlOte一般情况下,将符点型表达式赋值给整形变量是不被允许的，但在For语句中符点型的循环初值与终值会自动转换成整型；itemtextttForstatementneedanIntegerVariabIe.循环变量必须是整型'footnote不能是数组元素；itemtextttNotavalidnameofafunction.函数名不合法；将为它指定一个texttt*nothisProCedUre*的名字使分析继续；itemtextttIcannotseea'（,thatcantellmeyouwi11startaparamlist.）itemtextttputa（）''eventhereisnoParamter.需要参数列表;JP1.z和'Pascal不同，即使没有参数也要带有左右括号；itemtextttIwanta,）,toendyourparalistbutfoundaTYPE没有找到标识参数列表结束的右括号，值找到了TYPE；itemtextttFunctiondeciendincorrectly.函数定义不正确的结束；itemtextttProceduredeciendincorrectly.过程定义不正确的结束；itemtextttIneedareuturntype.函数定义需要返回值类型；itemtextttTheremustbea'beforereturntype.返回值类型前应有'、：''；itemtextttCannotreturnString不能返回"String、类型，字符串都是常量；itemtextttIwantabooleanexpression.（If表达式需要布尔型的条件表达式；itemtextttThenwhat?）找到了''Then'',但'Then''后面没有语句；itemtextttIfStatmcntendincurrectly.If”语句不正确的结束；itemtextttTheremayshouldbeanelse.编译器判定需要有Else''子句;itemtextttTheremustbeaintegerexpressioninindex.Newarray一语句需要一个整型表达式；itemtextttarraynameinvalid.Newarray”语句中数组名非法；itemtextttnewarrayxx:=integer3.中间的符号应该是赋值号；itemtextttXXXNotavalidtype.XXX”不是合法的类型；itemtextttNeeda'.（需要左方括号；itemtextttNeeda''.需要右方括号；itemtextttXXXnotanarray.XXX不是一个数组；）itcmtextttProgrmshouldbeginwithmain.（程序应该以''main''开始；）itemtextttWhat,syourprogram,sname?没有程序名;itemtexttt1.ostSeIniCOlon.丢失分号；itemtextttConstandvarsmustdeclarebeforefuncsandprocs.应该按常量、全局变量、函数/过程的顺序；itemtexttt1thinkthereshouldhaveaBEGINtobeginmainprogram.）S有标识主程序开始的''BEGIN''；itemtextttprocorfuncdeciendincurrectlywithXXX）（全部过程/函数的定义以XXX结束，不正确；itemtextttReturntypeisdifferentfromdeclaraed.返回值类型和定义的不符；itemtextttGivemeareturnVaIUe.函数返回没有返回值；itemtexttt1Don'tknowthisIdentifier:XXX在语句中出现了未定义的标识符；）itemtextttHaveyouforgetthatisaCOnStant?试图给常量赋值；itemtextttStatementstartincorrectly.语句开始不正确；itemtextttStatementendincorrectly.语句以不正确的符号结束；itemtextttUsearraywithindex.赋值中使用数组而不带下标；itemtextttFunctionorproceduremuststartwithbeginnotXXX(必须出现语句块的地方出现了XXX而不是''BEGIN''footnote出现这个错误，编译将终止，否则会出现大量无意义的错误报告。;itemtextttWant,end,toendstatementblock.语句块没有以、END''结束；itemtextttUse:JP1.o.PRINTINT(x).使用系统调用的格式不正确；ilemtextttVarDeclOneTypeEndIncorrectly.一类变量的定义结束不正确；itemtexttt,z,exceptedbutXXXfound.定义变量需要'itemtextttIwantyoutellmethetypebutfoundXXX应该出现类型的位置出现了XXX；itemtextttThereisnoStringvarinjp】O.试图定义字符串变量；itemtextttInvalidVar1.ist)(非法的变量列表；itemtexttt,)for,expectedbut"+Type+"FOUnd.变量列表结束不正确；!itemtextttyouwantdeclareVarsbutidon,tknowhowtostartwithXXX找到了Var关键字，但后续符号不是标识符；itemtextttVarsdeciendincorrectly.变量的定义不正确的结束；itemtextttyourvar,sNameshould*tboXXX变量名非法；itemtextttIwanta'DO'inwhileStatenlent.While语句缺少DO''。itemtextttTypeconflict,or1don;tknowthisSystem-calllikething.不能识别的系统调用，或参数错误。enddescription)XdocumentclassCJK,titlepagecctbookusepackage(CompilerWork)Xincludeonlydescription,design-overview,design-full,proc,test,other,appendix,sourcecode%includeonlydesign-full%includeonlyappendix%includeonlytest%includeonlysourceodebcgindocument)titieUP1.OCProject(编译原理大作业)文档汇编author32060601王楠)XmaketitleXtableofcontentsincludedescription)part设计文档includedesign-overviewincludedesign-ful1includeproc)part源代码说明includesourcecodepart使用操作指南'section操作指南XJP1.zC运行在Java平台上，由于Java的平台无关性，JP1.zC可以在通常使用的Windows和作者开发使用的1.inUX上运行。在使用JP1.zC之前，请确认本机已经安装并配置好了Java的运行时环境。作者使用的是SUn的J2SE5.0,建议读者也安装同样的系统。J2SE5.0的开发和运行时环境可以从texttt(http:/java.sun.Coln上得到。如果读者不会安装和配置Java平台，可以请教身边会安装和配置Java平台的人，或者与作者联系。以下的说明全部以Sun的java平台为准。如果您使用其他的Java平台，请参考您的Java平台的手册。JP1.zC是以一个texttt.jar文件的形式发布的。运行的方法是：beginsourcelist)beginverbatimjava-jarjplOcproject.jarendverbatimendsourcelist)如果不加入任何参数，会得到''需要文件名''的提示，同时会提示使用方法。如果您看到以下错误，请确认您的输入和以上完全一样：beginsourcelist)UnabletoaccessjarfilejplOcprojectendsourcelist您没有给出jar文件的全名，请在jplOcproject后面加上texttt.jar；beginsourcelist)Exceptioninthread"main"java.lang.NoClassDefFoundError:jplOcproject/jarendsourcelist)运行jar文件必须加入-jar参数，请确认。另外如果在1.inux系统上运行，请注意这个系统是大小写敏感的。jplOcproject.jar这几个字母全是小写，第5个字符是数字的、0,'而不是字母的'0,o在后面加入欲编译的文件名即可进行编译。假设欲编译的文件叫full.jpO,在当前目录下，则应输入：beginsourcelistjava-jarjplOcproject.jar./full,jplendsourcelist)如果full.jpl本身没有语法错误，编译中不会产生任何提示。如果您得到''文件找不到'的提示，请确认您的文件名和目录名都是正确的，并且您有足够的权限读取这个文件。如果使用以下命令：bcginsourcelist)java-jarjplOcproject.jar./full,jpl一debugendsourcelist会得到编译过程中的分析报告，但这份报告是为作者调试方便加入的，它的格式没有在本文中说明，作者也不打算说明，如果您看不懂，请不要加入这个选项。如果您使用了除texttt-debug)之外的选项，编译器将报告''未知的选项程序的运行会中止。假设full.jpl的开头是这样的:bcginsourcelist)textttmainpll;ldotsendsourcelist那么在您当前的目录下应该产生了一个P1.Ol.class的文件。请用Is命令或dir命令确认。如果没有，而在刚才的过程中您又没有得到任何提示信息，请与作者联系。注意即使在源程序中main后的程序名含有小写字母，在编译时也会自动将它们转换成大写字母。这个文件是full.JplO编译后的可执行程序。它的运行方法依平台的不同而有细微的差别。在1.irnIX平台上，要运行刚才编译生成的P1.01.class,输入以下指令：beginsourcelisttexttt(java-classpath.:jplOcproject.jarP1.O1)endsourcelist在Windows平台上需要将冒号换成分号：beginsourcelist)textttjava-classpath.JjplOcproject.jarP1.Ol)endsourcelist)请注意欲运行的程序名不可能含有小写字母。如果Java虚拟机报告找不到textttjplOlangProgram)类，请确认jplOcproject.jar位于classpath中。如果您不想在每次运行时加入classpath选项，可以将jplOcproject.jar放入环境变量C1.ASSPATH中，或者您可以将源代码中的Program,java编译后放入某个CIaSSPathjplIang/中。part)测试用例和输出includetest)part评价和感想includeother)part附录includeappendix)enddocument)part项目的描述根据编译原理大作业的要求，结合本人的实际情况，我决定制作这样一个编译系统：beginenumerate)ilem一个扩展的P1./O语言，或称一个精简的PaSCaI语言编译系统；item生成的代码可以在Java平台上执行；item支持整型、符点型、布尔型、字符型，字符串常量、数组；item支持函数声名和函数调用；item可以有带参数的过程、函数调用；)item支持textttfor循环；)item支持textttif_then_else结构；item有一定程度的错点处理能力：itcm使用递归下降子程序进行语法分析；item对表达式使用算符优先分析法；itcm用Java语言实现；item至少可以运行在Sun的Java虚拟机上。item支持方法重载endenumerate）选择Java平台的原因是：这样可以使这个系统具有一定的实用性；以后有可能可以扩充这个语言的语法，或者重写前端以支持将其他语言编译成Java字节码；Java虚拟机本身是一台堆栈计算机，它的汇编代码比较简单，可以直接生成；Java平台有丰富的特性，在JaVa平台上实现可以使语言有良好的可扩展性。选择Java语言的原因是：Java是面向对象的，而编译器的许多部件抽象成对象会比较好处理；使用Java语言处理Java平台的数据类型尤其是符点类型有不可比拟的优势。将这个扩充的P1.O语言命名为JP1.z。将本项目命名为JP1.0CProject（JP1.（TCompiler）。JP1.OCProjet对在Java虚拟机上实现其他语言进行了一次尝试，结果说明：在Java平台上实现其他语言是可行的，但如果语言不是面向对象的。就只能用到Java虚拟机的一小部分特性。因此Java平台上最好使用面向对象的语言。JP1.OCProjeCt的开发周期约为2周，而主要的的开发（语法、语义分析）必须在第一周内完成。这一周是对作者编译原理基础知识、Java语言编程能力、软件工程理论的一次总检验。从结果来看，作者在这几方面还是合格的。但开发过程还是存在一些遗憾：前期开发的几个程序，如词法分析器，作者还有耐心用JaVaDOC添加比较完整的注释，中后期由于发现进度落后，没有心情用注释工具再添加对类、方法的说明，仅在代码内部关键处添加了少量注释。也因为此，整个项目并没有在全部设计结束后才开发，而采用了增量法，希望设计一个类开发一个类。但是由于开发时设计没有全部完成，作者没有能够仔细考虑开发顺序问题，看似顺理成章的从高级的语法结构开始编写，又不愿花时间为每个模块编写专门的测试工具，结果新开发出来的模块无法进行完善的测试，使整个系统隐藏了很多Bug。现在回想起来，应该从最低层的语法结构向上开发，这样不必制作专用的测试工具就可以对比着生成的代码进行测试。经过开学后一周的测试，致命的BUg应该已经消除，大部分正确的程序都能编译通过，但对错误的处理还不是很理想。关键在于在出错的状态下识别一个语法成分结束的算法不是很合理。XJP1.zC的开发过程使作者巩固了编译原理的知识，锻炼了程序开发能力，进行了软件工程的实践，从中收获良多。虽然我们看到JP1.z计划的第一份产品还存在这很多不足，但不能否认这已经是一个具有一定使用价值的产品。作者认为完全有资格参加优秀大作业的评选。part开发过程'section开发计划）'subsection版本1（2月17日）beginitemizeitc112月170：正式立项，完成概要设计、任务计划。）item2月18日：完成词法、语法描述，确保语法是消除了左递归和回溯的。设计符号表、错误处理模块。item2月19日：完成词法分析器。item2月20-24日：完成语法分析、JP1.z平台、代码生成模块。item2月25-26日:综合测试、整理文档。enditemize）'subsection版本2（2月18日）beginitemize）item2月18日：完成文法描述item2月19日：完成词法分析器item2月20-23日：设计符号表，完成语法分析器item（2月24日：完成JP1.z平台item2月25-26日：完成代码生成模块enditemize）'subsection版本3（2月20日）begin（itemize）item2月20-25日并行完成语法分析器、JP1.z平台，要能够产生.class文件。item（2月26日-3月5日调试，整理文档。enditemize）'section实际的开发过程beginitemizeitem2月17日正式立项。己完成的准备工作：浏览了JVUSPCc,对Java虚拟机和其上的指令系统、字节码文件的结构有了一定的了解，在此基础上开发了CIaSSFileAnaIyZer（完全反汇编Java字节码的工具）。itcm2月18日完成概要设计，在设计语法时对概要设计进行了修正调整计划item2月19日完成了词法分析器。item2月20-24日完成了语法分析器，24日夜笫一次生成了.class文件。item2月25日完成了JP1.z平台，生成了可运行的.class文件。item2月26日至今修正多处Bug,制作本文档。enditemize）由于JP1.zC的开发过程很紧张，作者没有仔细规划源代码的结构。又由于Java语言要求将一个类放在一个文件里，过度的面向对象导致源文件过多。在此无法将所有代码全部列出。读者随本文档应该得到一份源代码。如果没有，请与作者联系。如果读者要在自己的机器上编译JP1.zC的源代码，需要预先安装J2SE5.0,或称为JDK1.50这个平台可以从texttthttp"上获得。由于代码使用了J2SE5.0提供的些新特性，在低版本的JDK上无法编译。'section源代码的结构用IS命令得到了以下的文件/目录列表：bcginsourcelist）beginverbatim）attributesincompiledumpperexceptionsgencodesglobalInstructionsusedjpllexersyntaxtablesteststokens.Zattributesincompile:Code,javaVar1.istWithType.java./dmpper:CreateClassFile.java./exceptions:CompiIeCannotContinue.javaExpressionFail.javaPhraserError.javaTypeConflict.java./gencodes:CodeGener.java./global:ArraySet.javaCONSTANT_POO1._NODE_TYPE.javaFollows,javaPriorityTable.javaTAB1.E_NODE_K1NDS.javaTAB1.E_NODE_TYPES.javaTOKEN_TYPES.javautil,java./instructionsused:1.OAD.javaASTORE.javaBIPUSH.javaDUP.javaF2I.javaFADD.javaFA1.OAD.javaFSTORE.javaFCMPG.javaFCMP1.javaFDIV.javaF1.OAD.javaFMU1.javaFREM.javaFRETURN.javaFSTORE.javaFSUB.javaGetstatic.javaGOTO.javaI2F.javaIADD.javaIA1.OAD.javaIAND.javaIASTORE.java!CONST.javaIDIV.javaIFEQ.javaIFGE.javaIFGT.javaIFCMPGE.javaIF_ICMPGT.javaIF_ICMP1.E.javaIFCMP1.T.javaIFCMPNE.javaIF1.E.javaIF1.T.javaIFNE.java!1.OAD.javaIMU1.javaInstruction,javaInvokestatic.javaI0R.javaIREM.java!RETURN.java!STORE.javaISUB.javaIXOR.java1.DC_W.javaNewarray.javaNOP.javaPOP.javaPRINTBOO1.EAN.javaPRINTCHAR,javaPRINTF1.OAT.javaPRINTINT.javaPRINTSTRING.javaPutstatic.javaRETURN.javaSIPUSH.javaSWAP,java.jpl:lang.jpllang:Program,java./lexer:JP1.O1.exer.java./syntax:AssignToVar.javaConstantDecl.javaConstsDecl.javaExecutor,javaExpression,javaForStatement.javaFunctionCall.javaFunctionDecl.javaIfStatement.javaNewarray.javaPhraser,javaProcedureDecl.javaProcsDecl.javaReturnStatement.javaStatementBlock.javaStatement,javaSyntax,javaSystemCall.javaVarDeclOneType.javaVar1.ist.javaVarsDecl.javaWhileStatement.java./tables:CompileTimeCP.javaCompileTimeCPNode.javaConstantNode.javaFunctionNode.javaGlobalTable.javaGlobalTableNode.java