MiniDecaf-2022

C++实验框架

写在前面的

本代码为 2022 年编译原理实验 C++ 框架代码，仅供参考。实验指导书的 fork 版本参见 minidecaf-tutorial (forked)。

本来是有 6 个 stage 的（按顺序依次为 stage-1、stage-2、parser-stage、stage-3、stage-4、stage-5），前四个是必做，后两个是选做。其中前四个都给了框架，自己加一些代码就好，后两个完全没有给任何框架全要自己写，工作量爆炸 orz。到最后由于距离考试只剩三天了而且还没有复习，就只做了 stage 4 一个选做，stage 5 就鸽掉了 QAQ（本来还想之后的寒假补上，结果果不其然也鸽掉了 x）。

master 分支是最原始的框架，什么代码都没写；各 stage 的代码分别在对应名称的分支里【当然 stage-5 是没有分支的，因为我没做（bushi，想做的话需要从 stage-4 branch 出来创建 stage-5 分支】。

下面是本仓库原始的 README。

环境配置

需要安装的工具软件有 flex, bison, bohemgc。具体的安装方式在文档中也有说明，此处为了方便再附一份。

关于操作系统，助教推荐使用 Linux 环境（如 Ubuntu，Debain 或 Windows 下的 WSL 等），当然你也可以在类 Unix 系统环境（Mac OS）中进行开发。助教不推荐直接在 Window 中搭建开发环境。对于 C++ 实验框架，你需要安装或保证如下软件满足我们的要求：

Flex

Flex 是一个自动生成词法分析器的工具，它生成的词法分析器可以和 Bison 生成的语法分析器配合使用。我们推荐从 Github 下载安装最新版本(在 2021.9.1, 最新版本是 2.6.4,不推荐使用低于 2.6 的版本)。

在 Ubuntu 下，apt-get install flex 安装的 Flex 版本为 2.6，是可用的。

在 Mac OS 下，推荐使用 homebrew 进行安装，brew install flex 安装的 Flex 版本为 2.6，是可用的。
Bison

Bison是一个自动生成语法分析器的工具,它生成的语法分析器可以和Flex生成的词法分析器配合使用。

在 Ubuntu 下，我们推荐从官网下载安装最新版本（在2021.9.1, 最新版本是3.7.6，不推荐使用低于3.7的版本,如 Ubuntu apt-get install 安装的3.0.4版本是不可用的）。下载解压 tar.gz 文件后，在路径下执行./configure && make && make install, 就应该能正确安装。如果发生失败，就尝试sudo ./configure sudo make, sudo make install, 然后bison --version检查一下版本是否为3.7.6就可以了。

在 Mac OS 下，推荐使用 homebrew 进行安装，brew install bison 安装的 Bison 版本为 3.7.6，是可用的。

如果你是 Mac OS 用户，需要注意的是，系统可能已经安装了低版本的 flex 与 bison，安装的新版本工具会被覆盖，需要通过以下命令确认一下二者的版本：
```
$ flex --version
$ bison --version
```
如果版本较低，需要将新安装的工具路径加入环境变量，关于路径，在助教的电脑上是：
```
Flex: /usr/local/Cellar/flex/2.6.4_2/bin
Bison: /usr/local/Cellar/bison/3.7.6/bin
```
Boehmgc

C++ 语言的实验框架中，为了简化内存分配的处理，使用了一个第三方垃圾回收库，简单来说，使用这个垃圾回收库提供垃圾回收功能后，我们在框架里可以new了之后不用delete也不会出问题。

在 Ubuntu 下，通过 apt-get install libgc-dev 安装的 boehmgc 库是可用的。

在 Mac OS 下，通过 brew install libgc 安装的 boehmgc 库是可用的。
助教推荐的 gcc 版本为 8.5.0。

需要注意的是，如果你使用 Mac OS 进行开发，Mac 自带的 g++ 命令极有可能软链接到了 clang，我们的实验框架在某些版本的 clang 下无法编译通过，因此推荐你使用如下方法安装特定版本的 gcc。安装完成之后，你需要使用 gcc-8，g++-8 来调用特定版本的 gcc，g++，同时你需要修改我们提供的 Makefile 中的 CC 与 CXX 选项。

另外，由于你使用了自己安装的 g++-8 编译程序，你需要将 boehmgc 的路径加入 g++ 的环境变量：
```
# 你需要将以下内容加入你终端的配置文件（zsh->.zshrc; bash->.bash_profile)
export CPLUS_INCLUDE_PATH="$CPLUS_INCLUDE_PATH:/usr/local/include"
export LIBRARY_PATH="$LIBRARY_PATH:/usr/local/lib"
export LD_LIBRARY_PATH="$LD_LIBRARY_PATH:/usr/local/lib
```
```
# Mac OS
$ brew install gcc@8
# Ubuntu
$ sudo apt-get install gcc-8
```

需要说明的是，C++ 的环境配置较为复杂，教程可能无法覆盖到所有问题，欢迎随时联系助教。

运行方法

实验框架中为你准备好了 Makefile，你只需使用给定的 Makefile 就可以完成项目的构建，具体的编译和运行方式见下：

如果你更新和项目结构，比如增加了一个文件，那么就需要修改 Makefile 以符合你的要求。

# 编译
$ cd src
$ make
... 此时编译好的可执行文件（也就是编译器程序）名为mind
# 执行
# ./mind -l <level> <source file>
# 其中<level>有<1-5>可选，分别对应：
# 1-输出语法树；2-输出语义分析之后的符号表；3-输出中间代码；4-输出数据流分析结果；5-输出目标汇编代码
# 例如，我想输出某个程序的汇编代码到标准输出，只需要执行(默认输出文件名为input.c)
$ ./mind -l 5 input.c
# 当然，你也可以指定后端平台(risc-v,mips等)，只不过目前框架缺省平台为risc-v，且只支持risc-v
$ ./mind -l 5 -m riscv input.c

项目结构

MiniDecaf/src
├── 3rdparty----------------------------# 第三方文件夹
|  ├── boehmgc.hpp
|  ├── hash.hpp
|  ├── hash_fun.hpp
|  ├── hash_iterator.hpp
|  ├── hash_map.hpp
|  ├── hash_table.hpp
|  ├── list.hpp
|  ├── map.hpp
|  ├── set.hpp
|  ├── stack.hpp
|  └── vector.hpp
├── asm---------------------------------# 汇编代码生成模块
|  ├── mach_desc.hpp					
|  ├── offset_counter.cpp
|  ├── offset_counter.hpp
|  ├── riscv_frame_manager.cpp
|  ├── riscv_frame_manager.hpp
|  ├── riscv_md.cpp
|  └── riscv_md.hpp
├── ast---------------------------------# 抽象语法树节点定义
|  ├── ast.cpp
|  ├── ast.hpp
|  ├── ast_add_expr.cpp
|  ├── ast_and_expr.cpp
|  ├── ast_assign_expr.cpp
|  ├── ast_bitnot_expr.cpp
|  ├── ast_bool_const.cpp
|  ├── ast_bool_type.cpp
|  ├── ast_cmp_expr.cpp
|  ├── ast_comp_stmt.cpp
|  ├── ast_comp_stmt.o
|  ├── ast_div_expr.cpp
|  ├── ast_equ_expr.cpp
|  ├── ast_expr_stmt.cpp
|  ├── ast_func_defn.cpp
|  ├── ast_if_stmt.cpp
|  ├── ast_int_const.cpp
|  ├── ast_int_type.cpp
|  ├── ast_lvalue_expr.cpp
|  ├── ast_mod_expr.cpp
|  ├── ast_mul_expr.cpp
|  ├── ast_neg_expr.cpp
|  ├── ast_neq_expr.cpp
|  ├── ast_not_expr.cpp
|  ├── ast_or_expr.cpp
|  ├── ast_program.cpp
|  ├── ast_return_stmt.cpp
|  ├── ast_sub_expr.cpp
|  ├── ast_var_decl.cpp
|  ├── ast_var_ref.cpp
|  ├── ast_while_stmt.cpp
|  └── visitor.hpp
├── frontend----------------------------# 词法与语法规则定义
|  ├── parser.y
|  └── scanner.l
├── scope-------------------------------# 作用域模块
|  ├── func_scope.cpp
|  ├── global_scope.cpp
|  ├── local_scope.cpp
|  ├── scope.cpp
|  ├── scope.hpp
|  ├── scope_stack.cpp
|  └── scope_stack.hpp
├── symb--------------------------------# 符号表定义模块
|  ├── function.cpp
|  ├── symbol.cpp
|  ├── symbol.hpp
|  └── variable.cpp
├── tac---------------------------------# 三地址码定义、数据流图模块
|  ├── dataflow.cpp
|  ├── flow_graph.cpp
|  ├── flow_graph.hpp
|  ├── tac.cpp
|  ├── tac.hpp
|  ├── trans_helper.cpp
|  └── trans_helper.hpp
├── translation-------------------------# 符号表构建、类型检查、中间代码生成模块
|  ├── build_sym.cpp
|  ├── translation.cpp
|  ├── translation.hpp
|  └── type_check.cpp
└── type--------------------------------# 类型定义模块
|  ├── array_type.cpp
|  ├── base_type.cpp
|  ├── func_type.cpp
|  ├── type.cpp
|  └── type.hpp
├── location.hpp------------------------# 记录待编译源文件中的位置
├── options.cpp-------------------------# 处理运行选项，如上面提到的<level>和<machine>
├── options.hpp
├── compiler.cpp------------------------# 编译器主流程
├── compiler.hpp
├── config.hpp
├── define.hpp
├── error.cpp---------------------------# 对于编译错误的定义和处理
├── error.hpp
├── errorbuf.hpp
├── misc.cpp----------------------------# 杂乱的辅助函数
├── main.cpp
├── Makefile

说明

同学们在使用框架完成实验时遇到问题，欢迎随时 cue 助教！

Timothy-Liuxf / MiniDecaf