计算机科学与技术学院系统软件开发实践报告姓名：王冬升学号：08123228专业：计算机科学与技术班级：计科12-1班指导教师：张博2015年 4月摘要操作系统和编译原理是大学计算机专业的必修课程。

在这些课程的教学教程中，容易偏重于理论的介绍，而忽视了实践环节。

本课程设计是在完成C++程序设计、数据结构、操作系统、编译技术教学后所进行的，全面综合训练学生的系统软件开发能力关键字：编译系统、Flex、Bison、操作系统、启动、内存管理目录1 借助Flex进行词法分析 (2)1.1实验内容 (2)1.2 实验要求 (2)1.3 程序代码 (2)1.4 实验结果 (4)2 借助Flex/Bison进行语法分析 (5)2.1 实验内容 (5)2.2 实验要求 (5)2.3 程序代码 (5)2.4 实验步骤 (5)2.5 实验结果 (7)3 Flex/Bison综合实验 (7)3.1 实验内容 (7)3.2 计算器具体需要实现的功能 (7)3.3 实验要求 (7)3,4 程序代码 (8)3.5 实验结果 (11)4（操作系统实验）lib0：熟悉实验环境 (11)4.1 实验目的 (11)4.2 实验环境搭建 (11)4.3 GCC编译练习 (12)4.4 GDB调试练习 (12)5（操作系统实验）lib1：启动操作系统 (13)5.1 实验目的 (13)5.2 实验内容 (14)5.3 实验步骤 (14)5.4 操作系统启动过程 (15)5.5 实模式与保护模式 (16)6（操作系统实验）lib2：物理内存管理 (16)6.1 实验目的 (16)6.2 实验内容 (16)6.3 ………………………………………………………………7实验体会……………………………………………………………………8参考文献……………………………………………………………………1借助Flex进行词法分析1.1实验内容给定C语言的一个子集，具体内容如下：1. 下面是语言的关键字：else if switch for int float return void while 所有的关键字都是保留字，并且必须是小写。

2. 下面是专用符号：+ - * / < <= > >= == != = ; , ( ) [ ] { } /* */3. 其他标记是标识符（ID）和数字（NU ），通过下列正则表达式定义：ID = letter letter*NUM = digit digit*letter = a|..|z|A|..|Zdigit = 0|..|9注：小写和大写字母是有区别的。

4. 空格由空白、换行符和制表符组成。

空格通常被忽略，除了它必须分开ID、NUM 关键字。

5. 注释用通常的C语言符号/* . . . */围起来。

注释可以放在任何空白出现的位置(即注释不能放在标记内)上，且可以超过一行。

注释不能嵌套1.2实验要求编写 LEX 源文件，实现C 语言子集的词法分析功能，最后上机调试。

要求编写一个测试程序，以给定的测试文件作为输入，输出运行结果到输出文件中1.3程序代码Lex.l源码:%{#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>int yywrap();int lineno=1;%}delim [ \t]ws {delim}+letter [A-Za-z]digit [0-9]id {letter}+number {digit}+enter [ \n]spchar ("{"|"}"|"["|"]"|"("|")"|";"|"="|","|"+"|"-"|"*"|"/"|"<"|"<="|">"|">="|"=="|" !=")comment \/\*(\*[^/]|[^*])*\*\/kwd (else|if|switch|for|int|float|return|void|while)%%{ws} {}{comment} {}{enter} {lineno++;}{kwd} {fprintf(yyout,"%d行\tkeywod\t%s\n",lineno,yytext);}{spchar} {fprintf(yyout,"%d行\tspchar\t%s\n",lineno,yytext);}{id} {fprintf(yyout,"%d行\tidenti\t%s\n",lineno,yytext);}{number} {fprintf(yyout,"%d行\tnumber\t%s\n",lineno,yytext);}.%%int yywrap() {return 1;}int main(void){char in[100];printf("输入文件名：");scanf("%s",in);yyin = fopen(in,"r");yyout = fopen("out","w");yylex();return 0;}测试程序：1-1.cpp#include<iostream>using namespace std;int main() {int a;int d=123456;float b=123.45;int e=9;a=(1+2-1)*4/2;if(a>b)cout<<"a>b"<<endl;else cout<<"a<=b"<<endl;cout<<a<<endl;cout<<b<<endl;cout<<"Welcome to c++"<< endl;return 0;}1.4实验结果实验结果输出到.out文件中，截图示例：2借助Flex/Bison进行语法分析2.1实验内容利用附录提供的C语言文法的相关参考资料，利用Yacc/Bison编写一个C语言分析器。

具体内容：1)利用语法分析器生成工具Bison编写一个语法分析程序，与词法分析器结合能够根据语言的上下文无关文法，识别输入的单词序列是否文法的句子2)利用附录提供的C语言文法的相关参考资料，利用Yacc/Bison编写一个C语言分析器。

2.2 实验要求1)编写 Bison源文件，实现C 语言的语法分析功能，最后上机调试。

2)要求编写一个测试程序，以给定的测试文件作为输入，输出运行结果到输出文件中。

2.3程序代码由于本实验的lex源文件和yacc源文件代码较长而且在“实验附录：C语言相关文法”文件夹中已经给出相关源码的链接，由于报告篇幅限制不再贴出源码Test.测试文件源码：void main(){ int i = 0;int j = 0;}void t1(){ int i = 0;}typedef unsigned int uint;uint xx;uint yy;2.4实验步骤1、flex -l input.lexbison -d cgrammar-new.y (产生头文件和.c文件)2、comment函数调用yyinput，编译会有链接错误，解决方法一，将lex.yy.c中的yyinput函数定义拷贝一份到input.lex, 重命名为my_yyinput,或者将lex.yy.c中的#ifdef __cplusplusstatic int yyinput()#elsestatic int input()#endif改为static int yyinput()上述问题出现的情形：词法分析器的后缀名为.c, 而不是.cpp3、cgrammar-new.tab.c中如下程序段/*----------.| yyparse. |`----------*/#ifdef YYPARSE_PARAM# if defined (__STDC__) || defined (__cplusplus)int yyparse (void *YYPARSE_PARAM)# elseint yyparse (YYPARSE_PARAM)void *YYPARSE_PARAM;# endif#else /* ! YYPARSE_PARAM */#if defined (__STDC__) || defined (__cplusplus)intyyparse (void)#elseintyyparse () ;#endif#endif改为int yyparse () 或者 int yyparse (void)4、lex.yy.c中，将下面语句注释if ( ! yyin )yyin = stdin;5、解析之前，设置yyin为输入文件指针extern FILE *yyin;if(!(yyin = fopen(,"r"))) {printf("the exist\n");exit(0);}2.5实验结果实验结果输出到.out文件中，截图示例：3 Flex/Bison综合实验3.1实验内容使用flex和bison开发了一个具有全部功能的桌面计算器，能够支持变量，过程，循环和条件表达式，使它成为一个虽然短小但是具有现实意义的编译器。

重点学习抽象语法树的用法，它具有强大而简单的数据结构来表示分析结果3.2计算器具体需要实现的功能变量命名；实现赋值功能；实现比较表达式（大于、小于、等于等等）实现if/then/else 和do/while的流程控制；用户可以自定义函数；简单的错误恢复机制3.3实验要求编写 Flex/Bison源文件，实现C 语言的语法分析功能，最后上机调试。

要求编写一个测试程序：1)首先自定义两个函数sq和avg，sq函数使用Newton方法来迭代计算平方根；avg函数计算两个数值的平均值。

2)利用定义好的函数进行计算，得到计算结果并显示出来3.4程序代码Cal.l源码%{#include "cal.tab.h"%}%option noyywrapinteger [0-9]+dreal ([0-9]*"."[0-9]+)ereal ([0-9]*"."[0-9]+[EedD][+-]?[0-9]+)real {dreal}|{ereal}nl \nplus "+"minus "-"times "*"divide "/"lp "("rp ")"module "%"power "^"%%[ \t] ; /*skip any blanks */{integer} { sscanf(yytext, "%d", &yylval.integer);return INTEGER;}{real} { sscanf(yytext, "%lf", &yylval.real);/*yylval = atof(yytext); it doesn't work under MSVSC*/return REAL; }{plus} { return PLUS;}{minus} { return MINUS;}{times} { return TIMES;}{divide} { return DIVIDE;}{module} { return MODULE;}{power} { return POWER;}{lp} { return LP;}{rp} { return RP;}{nl} { return NL;}. { return yytext[0];}Cal.y源码%{#include <stdio.h>#include <math.h>%}%union{ double real; /* real value */int integer; /* integer value */}%token <real> REAL%token <integer> INTEGER%start lines%token NUMBER NL%token PLUS MINUS TIMES DIVIDE MODULE POWER LP RP%type <real> rexpr%type <integer> iexpr%left PLUS MINUS /*left associative */%left TIMES DIVIDE MODULE /*left associative */%left POWER%left UNARYMINUS%%lines: /* nothing */| lines line NL| lines error NL{ yyerror();yyerrok; };line : iexpr{printf("%d\n",$1);}| rexpr{printf("%lf\n",$1);} ;iexpr: INTEGER{ $$ = $1; }| iexpr PLUS iexpr{ $$ = $1 + $3;}| iexpr MINUS iexpr{ $$ = $1 - $3;}| iexpr TIMES iexpr{ $$ = $1 * $3;}| iexpr DIVIDE iexpr{ if($3)$$ = $1 / $3;else { $$ = $1;printf (stderr, "%d.%d-%d.%d: division by zero",@3.first_line, @3.first_column,@st_line, @st_column); }} | iexpr MODULE iexpr{ $$ = $1 % $3; }| iexpr POWER iexpr{ $$ = pow($1, $3);}| MINUS iexpr %prec UNARYMINUS{ $$ = - $2;}| LP iexpr RP{ $$ = $2;}| LP iexpr error{ $$ = $2; yyerror("missing ')'"); yyerrok;}| PLUS iexpr %prec UNARYMINUS{ $$ = $2;};rexpr :REAL{ $$ = $1; }| rexpr PLUS rexpr{ $$ = $1 + $3; }| rexpr MINUS rexpr{ $$ = $1 - $3; }| rexpr TIMES rexpr{ $$ = $1 * $3; }{if ($3)$$ = $1 / $3;else{$$ = $1;printf (stderr, "%d.%d-%d.%d: division by zero",@3.first_line, @3.first_column,@st_line, @st_column);} } | rexpr POWER rexpr{ $$ = pow($1,$3); }| LP rexpr RP{ $$ = $2; }| LP rexpr error{ $$ = $2; yyerror("missing ')'"); yyerrok;}| MINUS rexpr %prec UNARYMINUS{ $$ = -$2; }| PLUS rexpr %prec UNARYMINUS{ $$ = $2;}| iexpr PLUS rexpr{ $$ = (double)$1 + $3;}| iexpr MINUS rexpr{ $$ = (double)$1 - $3;}| iexpr TIMES rexpr{ $$ = (double)$1 * $3;}| iexpr DIVIDE rexpr{ if($3) $$ = (double)$1 / $3;else{ $$ = $1;printf (stderr, "%d.%d-%d.%d: division by zero",@3.first_line, @3.first_column,@st_line, @st_column);}} | iexpr POWER rexpr{ $$ = pow((double)$1,$3); }| rexpr PLUS iexpr{ $$ = $1 + (double)$3;}| rexpr MINUS iexpr{ $$ = $1 - (double)$3;}| rexpr TIMES iexpr{ $$ = $1 * (double)$3;}| rexpr DIVIDE iexpr{ if($3)$$ = $1 / (double)$3;else{ $$ = $1;printf (stderr, "%d.%d-%d.%d: division by zero",@3.first_line, @3.first_column,@st_line, @st_column);}}{ $$ = pow($1,(double)$3); };%%void main(){yyparse();}int yyerror(char* msg){printf("Error: %s encountered \n", msg);}3.5实验结果实验结果截图：4（操作系统实验）lib0：熟悉实验环境4.1实验目的1)了解操作系统开发实验环境2)熟悉命令行方式的编译、调试工程3)掌握基于硬件模拟器的调试技术4)熟悉C语言编程和指针的概念5)了解X86汇编语言4.2实验环境搭建1)在线实验--基于"实验楼"在线平台2)Windows下基于MingW进行实验3)Windows下基于VirtualBox or VMWare进行实验4)在MAC OS下进行实验5)手动在物理PC中安装环境4.3 GCC编译练习采用实验环境：在线实验--基于"实验楼"在线平台gcc示例：#include<stdio.h>int main(void){printf("hello!\n");return 0;}在实验环境中右键->从模板创建->空文件，将上述示例代码输入1)保存为hello.c打开命令行，输入以下命令：2)编译：gcc -Wall hello.c -o hello3)执行：./hello操作及结果截图：4.4 GDB调试练习1）输入命令:gcc -o hello hello.c –g进行编译2）输入命令：gdb进入调试3）依次输入以下命令熟悉gdb调试：进入hello文件run：运行hellobreak 1：在第一行插入断点clear 1：清除第一行的断点list ：显示hello文件的内容quit：退出gdb调试对应命令执行结果截图：GDB的其它调试命令补充：next ：单步到程序源代码的下一行，不进入函数。