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https://github.com/kyeongmincho/homework__compiler-3
2019학년도 1학기 인하대 컴파일러 실습과제3 (사칙연산 3-address code)
https://github.com/kyeongmincho/homework__compiler-3
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2019학년도 1학기 인하대 컴파일러 실습과제3 (사칙연산 3-address code)
- Host: GitHub
- URL: https://github.com/kyeongmincho/homework__compiler-3
- Owner: kyeongmincho
- Created: 2019-06-20T13:30:47.000Z (over 5 years ago)
- Default Branch: master
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- Language: Yacc
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README
# Program Assignment #3
## 과제 개요
- 본 프로젝트는 2019학년도 1학기 컴파일러 실습 과제입니다.
- 주제: 사칙연산(+,-, *./) 과 Declaration 및 Assignment가 포함된 수식을 3-address code로 출력합니다.
## 개발 환경
- OS: Mac OS X 10.12.6 (Darwin Kernel Version 16.7.0)
- Language:
- Lex
- Yacc
- C
- Compiler:
- flex 2.6.4
- bison (GNU Bison) 3.4
- gcc-7 (Homebrew GCC 7.3.0_1) 7.3.0
## 빌드
`flex`와 `bison`을 이용하여 렉서와 파서의 C 소스코드를 생성하고 이를 빌드합니다.
```
$ flex calc.l
$ bison -d calc.y
$ gcc -o calc calc.tab.c lex.yy.c
```
## 실행
만들어진 `calc` 실행파일은 인자로 입력파일명을 받아서 입력파일에 있는 내용을 코드를 파싱하여 3-address code로 제너레이팅하여 `output.txt`로 출력합니다.
### 예시
`input.txt`의 내용은 아래와 같다고 가정합니다:
```
int a;
float b;
a = 2.0E-2+0.5;
b = a*2+15;
```
이제 다음과 같이 실행합니다:
```
$ ./calc input.txt
```
출력된 `output.txt`의 내용은 아래와 같습니다:
```
t0 = 2.0E-2 + 0.5
a = t0
//warning: type mismatch
t1 = a * 2
t2 = t1 + 15
b = t2
//warning: type mismatch
```
## 프로그램 순서도
```mermaid
graph TD
A[프로그램 시작] --> B(입력파일로부터 다음 코드를 가져옴)
B --> D{EOF?}
D -- Yes --> E[프로그램 종료]
D -- No --> F{문법에 있는가?
변수 오류가 없는가?}
F -- Yes --> G{assignment인가?}
G -- Yes --> JJ[임시변수의 값을 l-value에 assign하는 3-address code 출력]
G -- No --> I[사칙연산 수행 후 임시변수에
assign하는 3-address code 출력]
I --> B
JJ --> H{타입이 일치하는가?}
H -- Yes --> B
H -- No --> K[type missmatch warning문 출력]
K --> B
F -- No --> E1[에러문 출력]
E1 --> E[프로그램 종료]
```
## calc.y의 rule
이 프로그램은 `calc.y`에 기재된 파싱 규칙들에 의해 동작합니다. 이 규칙들은 크게 `lines`, `stmts`, `stmt`, `decl`, `expr`로 구성되어 있습니다.
### lines
```
lines : /* empty */
| lines '\n'
| lines stmt
;
```
lines는 한 줄이 어떻게 구성되어 있는지를 나타냅니다. basis case는 아무 것도 없는 빈 줄입니다. 그리고 재귀적으로 lines와 개행으로 이루어진 줄이거나 lines와 stmt로 이루어진 줄입니다. stmt 룰은 아래에 기술합니다.
### stmts
```
stmts : stmt ';'
;
```
`stmts`는 수식이 세미콜론을 통해 구분된다는 것을 나타내는 규칙입니다.
### stmt
```
stmt : asgn
| decl
;
```
`stmt`는 assignment문인 `asgn`과 변수 선언문인 `decl`로 나뉩니다.
### asgn
```
asgn : IDENTIFIER EQ expr {
idx = lookup_sym_tab($1);
if (idx == -1) {
fprintf(outfile, "Error!\n%s is unknown id\n", $1);
exit(0);
}
fprintf(outfile, "%s = %s\n", $1, $3);
if (type_check_flag != sym_tab[idx].type)
fprintf(outfile, "//warning: type mismatch\n");
type_check_flag = 0;
}
;
```
`asgn`은 변수 이름(l-value)인 `IDENTIFIER`와 `=`와 계산식인 `expr`로 이루어집니다.
- 변수명을 먼저 `lookup_sym_tab()`로 심볼테이블에 있는지 확인을 하고 없다면 에러문을 출력합니다. 오류가 없다면 올바른 3-address code를 출력합니다.
- 이때 타입 미스매치가 있는지 확인을 하는데 방식은 비트매스킹을 이용합니다. 타입 미스매치가 있다면 워닝문을 추가로 출력합니다.
- 다음 라인 분석에서 타입 미스매치가 발생여부를 파악하기 위해 `type_check_flag`를 0으로 클리어합니다.
### decl
```
decl : TYPE IDENTIFIER {
if (lookup_sym_tab($2) != -1) {
fprintf(outfile, "Error!\n%s is already declared\n", $2);
exit(0);
}
strcpy(sym_tab[sym_cnt].name, $2);
sym_tab[sym_cnt++].type = $1;
}
;
```
`decl`은 타입을 나타내는 `TYPE`과 변수명인 `IDENTIFIER`로 이루어집니다. 변수명을 먼저 `lookup_sym_tab()`로 심볼테이블에서 중복 확인을 하고 중복이라면 에러문을 출력합니다. 없다면 심볼테이블에 새로 등록해줍니다.
### expr
```
expr : FLOAT { type_check_flag |= FLOAT_TYPE;
strcpy($$, $1); }
| INT { type_check_flag |= INT_TYPE;
strcpy($$, $1); }
| IDENTIFIER {
idx = lookup_sym_tab($1);
if (idx == -1) {
fprintf(outfile, "Error!\n%s is unknown id\n", $1);
exit(0);
}
type_check_flag |= sym_tab[idx].type;
strcpy($$, $1); }
| expr '+' expr {
sprintf(tmp_name, "t%d", next_tmp());
strcpy($$, tmp_name);
fprintf(outfile, "%s = %s + %s\n", tmp_name, $1, $3); }
.
.
.
| '(' expr ')' { strcpy($$, $2); }
| '-' expr %prec UMINUS {
sprintf(tmp_name, "t%d", next_tmp());
strcpy($$, tmp_name);
fprintf(outfile, "%s = -%s\n", $$, $2); }
```
`expr`은 실제 infix 수식이 이루어진 형태를 나타내는 규칙입니다.
- 먼저 터미널인 `FLOAT`과 `INT`는 각 타입에 맞게 `type_check_flag`를 토글해줍니다.
- `IDENTIFIER`의 경우 `asgn`에서와 같이 심볼테이블에 있는지 확인하고 없다면 에러문을 출력하고 종료합니다. 정상적인 심볼이라면 그 타입을 `type_check_flag`에 토글하여 줍니다.
- `expr '+' expr`, `expr '-' expr`, `expr '*' expr`, `expr '/' expr`, `'-' expr %prec UMINUS`는 각각 `next_tmp()`로 생성된 인덱스로 임시변수에 계산결과를 assign하는 3-address code를 생성합니다.
- `'(' expr ')'`는 단순히 `expr`에서 올라온 내용을 올려보냅니다.
## 심볼테이블
중요한 함수 중 하나인 `lookup_sym_tab()`에 대해 설명합니다.
```
int lookup_sym_tab(const char *name)
{
int i, ret = -1;
for (i = 0; i < sym_cnt; ++i) {
if (!strcmp(sym_tab[i].name, name)) {
ret = i;
break;
}
}
return ret;
}
```
이 함수는 변수명을 인자로 받아 배열을 순회하여 문자열 매칭을 통해 `sym_tab`에 해당하는 변수명이 있는지 확인합니다.(탐색시간 $O(n)$)
`sym_tab`의 선언은 아래와 같습니다:
```
struct symbol_struct {
char name[256];
int type;
};
struct symbol_struct sym_tab[512];
int sym_cnt = 0;
```
`symbol_struct`에서 변수명과 타입을 관리하게 되는데 이러한 구조체 배열이 `sym_tab`입니다.
**note**: 해시테이블이나 레드블랙트리를 이용하여 심볼테이블에서의 탐색을 각각 $O(1)$, $O(nlogn)$로 최적화 할 수 있습니다만 퍼포먼스가 과제의 중요사항은 아니라서 간단한 자료구조인 배열을 택했습니다.