[Project 1 Lexer]

C-Minus Scanner Implementation

Implementation Method 1 : C code (scan.c) - "cminus_cimpl"

Recognize token by DFA

Implementation Method 2 : Lex(Flex) (cminus.l) - "cminus_lex"

Specify lexical patterns by Regular expression

[Compilation method and environment]

VirtualBox Linux : Ubuntu 18.04

Method 1 : C code

목표는 C-Minus의 Lexical convention을 accept하는 DFA를 구현하는 것이다. 직접 구현해야 하는 부분은 multi-character symbol, ID였다.

typedef enum
	{START, INCOMMENT, INCOMPARE, INNUM, INID, DONE}
	StateType;

case INCOMPARE :
{
	int before = tokenString[tokenStringIndex-1];
	if(before != "!"){
		state = DONE; // <, >, = 만으로도 DONE state에 도달할 수 있음
		switch(before){
			case '<':
				if(c == '='){
					currentToken = LE;
				} else {
					ungetNextChar();
					save = FALSE;
					currentToken = LT;
				}
				break;
			case ...
		}
	} else {
		state = DONE;
		if(c == '=') currentToken = NE;
		else {
			ungetNextChar();
			save = FALSE;
			currentToken = ERROR; // ! 만으로는 Symbol을 완성할 수 없으므로 Error
		}
	}
	break;
}

INCOMPARE : START에서 >, <, !, = 를 입력 받아 이동한 State
INCOMMENT : START에서 / 를 입력 받은 후 lineBuf의 다음 Character가 * 일때 이동한 State
- 실제 코드를 보면 START에서 lineBuf[linepose]를 통해 다음 Character를 보고, INCOMMENT에서 getNextChar()를 다시 호출하여 다음 Character를 보는 것을 알 수 있는데 이는 Comment 특성 상 실제 코드에 문법적인 것을 의미하지 않기 때문에 그렇게 설계하였다.
ID의 경우 letter(letter | digit)* 이다. 이 경우 INID에서 if statement의 조건을
- !isalpha(c) && !isdigit(c)로 구현하였다.

Method 2 : Lex (Flex)

Tiny.l 을 수정하여 C-Minus Convention에 대한 Lexical Analyzer를 구현하는 것이 목표이다. Rule Section에서 각 Convention에 맞는 Token을 Return하고 /* 일 경우 */가 입력될 때까지 무시하도록 하였다.

"*/"    { char c;
	  do
	  { c = input();
	    if(c == EOF) break;
	    if(c == '\n') lineno++;
	  } while (c != "*" || input() != '/');
         }

[Project 2 Parser]

C-Minus Parser Implementation

Implementation Method : Yacc (Bison) - "cminus_parser"

[Compilation method and environment]

VirtualBox Linux: Ubuntu 18.0.4

Implementation

1. globals.h

Abstract Syntax Tree를 구성하는 Node의 유형을 다음과 같이 정의하였다. 또한 아래에 맞게 struct TreeNode 또한 수정하였다.

typedef enum {StmtK, ExpK, DecK, TypeK, ParamK, OptK} NodeKind;
typedef enum {CompoundK, IfK, IfelseK, WhileK, ReturnK} StmtKind;
typedef enum {AssignK, VariableK, OpK, ConstK, CallK, IdK} ExpKind;
typedef enum {VarK, FunK} DecKind;
typedef enum {IntK, VoidK} TypeKind;
typedef enum {SingleK, ArrayK} ParamKind;
typedef enum {RelopK, AddopK, MulopK} OptKind;

2. util.c

새로 설정한 Node type에 알맞는 생성 함수를 추가하고, printTree에서는 Node type에 알맞은 출력형식을 따랐다. 자세한 내용은 코드 참조.

3. cminus.y

Token과 그에 따른 Priority와 Associativity는 다음과 같이 정의했다. 기준은 C-Minus를 C의 속한다고 판단해 C의 Priority와 Associativity를 따랐다.

%token IF ELSE WHILE RETURN INT VOID
%token ID NUM
%token LPAREN RPAREN LBRACE RBRACE LCURLY RCURLY SEMI
%left TIMES OVER
%left PLUS MINUS
%left LT LE GT GE
%left EQ NE
%right ASSIGN
%left COMMA
%token ERROR

Type의 경우, INT/VOID는 tree→type을 통해 구분하고 단일 변수 / 배열은 Param Node에서는 tree→nodekind로 구분하고 나머지는 tree→child[0]에 따라 구분하였다.

ID, Type, Operator에 대한 정보를 저장하기 위해 하위 Node를 새로 설정하고 Reduce시, 정보만 상위 Node에 저장하고 Free 함수를 통해 메모리를 비우게 하였다.

자세한 내용은 코드 참조.

[Project 3 Semantic Analyzer]

C-Minus Semantic Analyzer Implementation

[Goal]

Hierarchical Symbol Table 구현
Semantic Error 검출

[Compilation method and environment]

VirtualBox Linux: Ubuntu 18.0.4

Implementation

1. Symbol Table

Hierarchical Symbol Table을 구현하기 위해 다음과 같은 사항을 고려했다.

Original Compiler의 Symbol Table
Symbol Table이 생성되는 조건
Hierarchical Symbol Table의 특성과 구현

(1) Original Compiler의 Symbol Table

기존의 Symbol Table은 소스 코드 하나에 하나의 Symbol Table을 가정하고 구현되어 있다.
하나의 Symbol은 하나의 BucketList에 할당되며, hashTable이라는 전역 변수를 두고 할당된다.
따라서 Hierarchical Symbol Table을 구현하기 위해 BucketList의 상위 계층인 ScopeList를 만들었다.

// symtab.c
typedef struct ScopeListRec {
	char * name; // Scope의 이름
	BucketList hashTable[SIZE]; // ScopeList의 하위 계층
	struct ScopeListRec * parent; // Scope의 parent scope
	int depth; // global depth = 0 기준 child scope + 1
} * ScopeList

(2) Symbol Table이 생성되는 조건

Symbol Table이 만들어지는 조건은 크게 두가지이다.
1. Function Declaration
2. Variable Declaration
이전 2_Parser에서 구현한대로, Function Declaration은 TreeNode가 FunK일때, Variable Declaration은 CompoundK일때 만들어진다.
그러므로 analysis.c의 insertNode(TreeNode * t)에서 FunK일때, CompoundK일때 새로운 Scope를 생성하도록 하였다.
FunK 일때, child[0]이 arguments, child[1]이 compound_stmt이다. 위의 사항대로 단순히 Scope를 생성하면 하나의 Function에 두 개의 Scope가 연속적으로 생길 수 있으므로 flag를 두어 FunK일때 set하고, CompoundK 일때 flag가 올라가 있으면 flag를 내리게 하였다.

(3) Hierarchical Symbol Table의 특징과 구현

AST를 traverse하며 Hierarchical Symbol Table을 생성하는 과정에서 , Symbol Table이 완성되기 전에 새로운 Scope를 형성하기도 한다.
이는 Stack 구조를 통해 구현할 수 있다고 판단하였고, 전체 결과를 담을 전역 변수도 두었다.
또한 Scope 생성 뿐만이 아니라, 만들어진 ScopeList에 쌓이는 location을 추가하기 위해 location에 해당하는 stack도 만들어 주었다.

// symtab.c
static ScopeList scopes[SIZE]; // Hierarchical Symbol Table 결과
static int num = -1;
static ScopeList stack[SIZE]; // Building Table에 사용되는 Stack 1
static int top = -1;
static int loc_stack[SIZE]; // Building Table에 사용되는 Stack 2
static loc_top = -1;

// symtab.h
void st_init(void); //int input(void), void output(int data)와 같은 것들
void st_newScope(char * name); // FunK, CompoundK 시, 실행
void st_push(ScopeList s); // stack에 필요한 함수들
void st_pop(void);
ScopeList st_get_top(void);
int addLoc(void); // 새로운 Symbol 등록시 실행되는 함수
void popLoc(void); // st_pop()시, loc_stack에서도 pop이 필요

2. Checking Semantic Error

(0) AST Traversal

Hierarchical Symbol Table을 저장하고 있는 전역변수인 scopes는, pre-order의 순서로 저장되어 있다.
type checking은 input, output 다음 scope부터 진행하면 된다.
이런 점을 종합했을 때, checkNode(TreeNode * t)에서 t→kind.stmt가 CompoundK 일때, analyze.c의 전역변수로 지정한 static int idx = 3 의 값을 하나씩 증가시켜주면, 해당 node가 생성된 곳부터 lookup 함수를 호출할 수 있다.

(1) Undefined / Redefined Variables / Functions

Undefined/Redefined Variables/Functions Error를 검출
insertNode에서,
- Function Declaration, Variable Declaration의 경우, st_lookup의 반환값이 -1이 아닌 경우 Redefined Error
- Call Expression, Variable Expression의 경우, st_lookup의 반환값이 -1인 경우 Undefined Error
typeCheck에서,
- VariableK 일때, CallK 일때 check

(2) Array Index Check

typeCheck에서,
- VariableK 일때, t→child[0]이 NULL이 아니고 type이 Integer가 아닐 경우 Error

(3) Function Call Check

int callCheck(TreeNode * arg, ScopeList f)에서 구현
- cnt는 table 내에서 Arg인 Bucket의 개수, cnt_는 function call에 들어간 argument의 개수
- BucketList에서 kind가 Arg이고, memloc이 N이라면, arg = arg→silbing을 N번 반복하면 위치가 동기회된다고 볼수 있다.
- type이 일치하지 않거나 마지막 cnt와 cnt_가 같지 않을 경우 -1을 반환

(4) Type Check

Original Compiler의 Traversal을 C-Minus Specification에 맞추어 이용

3. Output Format

출력 양식은 자유라고 알고 있어, 그냥 모든 Scope를 출력하게 하였습니다.

inyong7551 / Compiler

[Project 1 Lexer]

Method 1 : C code

Method 2 : Lex (Flex)

[Project 2 Parser]

Implementation

1. globals.h

2. util.c

3. cminus.y

[Project 3 Semantic Analyzer]

Implementation

1. Symbol Table

(1) Original Compiler의 Symbol Table

(2) Symbol Table이 생성되는 조건

(3) Hierarchical Symbol Table의 특징과 구현

2. Checking Semantic Error

(0) AST Traversal

(1) Undefined / Redefined Variables / Functions

(2) Array Index Check

(3) Function Call Check

(4) Type Check

3. Output Format

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