编译原理上机报告

《编译原理》课程实验指导书

目录

序言_______________________________________________________________ 2实验一设计实现简单语言的词法分析器_______________________________ 3实验二设计实现简单语言的语法分析器______________________________ 17

序言

编译原理实验环节，主要通过对编译器的两个重要模块-词法和语法模块编程调试实现，使学生能应用编译原理的基本理论和方法，学会用C/C++高级程序设计语言设计词法分析器和语法分析器，加深对编译原理理论的分析理解，巩固所学知识，培养和提高学生的动手实践能力。

实验一设计实现简单语言的词法分析器

1、实验目的

通过该实验,熟练应用编译原理关于词法分析的基本理论和方法；学会用C/C++高级程序设计语言设计一个词法分析器；加深对编译原理理论的分析理解，提高实际操作和解决具体问题的能力。

2、实验条件

计算机上安装C/C++编译处理软件。

3、实验内容及要求

对下述单词表定义的语言设计编制一个词法分析器。单词符号及种别表和词法分析器功能及基本要求如下：

（2）词法分析器功能及基本要求

处理用户提交的符合上述词法的源代码序列，进行词法分析，并输出单词二元组。

4、主要参考步骤

(1)画出识别上述语言单词的状态转换图

(2)用C/C++语言编写词法分析程序（应考虑能被语法分析程序调用）

(3)预处理，去除注释、多余空格、Tab字符、回车换行符等

(4)设计若干用例，上机测试并通过所设计实现的词法分析器

1.+++-123.456e-127*+45.99e+200++abc+-cnt++49

2.(+12

3.456+-456.789e-120)*m2+(a++456)*-c123

3.++4+1.4

4.a+-149+49.7e+127+m123

5.x=a++1.27e+18

6.--20+-124.987e+127+-xyz

begin if(x>=-1.27e-18) xyz=(x1+y1)* -124.987e+127

7.--20+-124. e+111-137++569.246e+(123+ivar);

x=1;if(x>1) y=1234; x=(123+abc); (本例应有出错信息)

5、思考

数字的正负号与运算符加减如何处理，识别数字的DFA怎样和运算符加减等融合在一起，进而指导词法分析器的程序编写。

6、实验报告提交格式

(1)总体设计思想

先定义一个结构体用于存放单词的种别编码和单词符号，定义一个输入缓冲区字符数组，一个单词缓冲区字符数组，定义scaner()函数，通过结构体定义一个myword对象，运用m_getch()函数读取输入的一个字符，并判断是否为数字，字母，或符号，通过concat()函数将数字或字母的整体进行连接，每识别一个单

词就返回给WORD结构体，并在主函数中输出单词的种别编码和符号，直到所有的单词全部识别完。

(2)详细算法设计

1.通过m_getch()函数读入一个字符，然后判断是否为字母，如果是字母，就继续读入，判断下一个字符是否为字母或数字，如果是，就用concat()连接到一起，并返回种别编码10和连接后的单词；如果字母单词与关键字字表中的相同，就返回关键字和对应的编码。

WORD* scaner(){

WORD* myword = new WORD;

myword->typenum = 10;

myword->word="";

p_token = 0;

m_getch();

getbc();

if(letter()){

while(letter()||digit()){

concat();

m_getch();

}

retract();

myword->typenum = reserve();

myword->word = token;

return(myword);

}

2.判断读入的字符是否为数字，如果是就连接并存入token数组，继续判断读入的字符是否是‘.’或‘e’，如果是‘.’继续连接，并判断后面是否为数字，如果是，继续连接，并判断是否读入了字符‘e’，如果是，继续连接，并将后面的‘+’，‘-’，和数字继续连接，并存入结构体，返回编码20和数字单词，如果‘.’后面不是数字则输出错误；如果在读入一段数字后字符是‘e’，连接后将后面的‘+’，‘-’，和数字继续连接，并存入结构体，返回编码20和数字单词。

else if(digit()){

concat();

m_getch();

while(digit()){

concat();

m_getch();}

if(ch=='.'){

concat();

m_getch();

if(letter()||ch==' '){

printf("出错\n");

myword->typenum = 0;

myword->word = "错误";

return(myword);}

else if(digit()){

concat();

m_getch();

while(digit()){

concat();

m_getch();}

if(ch==NULL){

retract();

myword->typenum = 20;

myword->word = token;

return(myword);}

else if(ch=='e'){

concat();

m_getch();

if(ch=='+'||ch=='-'){

concat();

m_getch();

if(digit()){

concat();

m_getch();

while(digit()){

concat();

m_getch();}

retract();

myword->typenum = 20;

myword->word = token;

return(myword);}}

else if(digit()){

concat();

m_getch();

while(digit()){

concat();

m_getch();}

retract();

myword->typenum = 20;

myword->word = token;

return(myword);}}}}

else if(ch=='e'){

concat();

m_getch();

if(ch=='+'||ch=='-'){

concat();

m_getch();

if(digit()){

concat();

m_getch();

while(digit()){

concat();

m_getch();}

retract();

myword->typenum = 20;

myword->word = token;

return(myword);}}

else if(digit()){

concat();

m_getch();

while(digit()){

concat();

m_getch();}

retract();

myword->typenum = 20;

myword->word = token;

return(myword);}}

retract();

myword->typenum = 20;

myword->word = token;

return(myword);}

3.通过对输入不同的符号进行判断，并返回对应的种别编码和符号单词，如果输入的是“/*------*/”则判定为注解，如果输入的是“/*”或“/*----*”则判定为输入错误并返回-1；如果输入的是‘！’而不是“！=”也判定为错误。retract();

myword->typenum = 23;

myword->word="-";

return(myword);

break;

case'*':myword->typenum = 24;

myword->word="*";

return(myword);

break;

case'/':m_getch();

if(ch=='*'){

m_getch();

for(;;){

m_getch();

if(ch=='*'){

m_getch();

if(ch=='/'){

myword->typenum = 0;

myword->word="注解";

return(myword) ;

break;}

else

printf("输入错误:\n");

myword->typenum = -1;

myword->word="错误";

return(myword) ;

break;}}}

myword->typenum = 25;

myword->word="/";

return(myword);

break;

case'(':myword->typenum = 26;

myword->word="(";

return(myword);

break;

case')':myword->typenum = 27;

myword->word=")";

return(myword);

break;

case'{':myword->typenum = 28;

myword->word="{";

return(myword);

break;

case'}':myword->typenum = 29;

myword->word="}";

return(myword);

break;

case',':myword->typenum = 30;

myword->word=",";

return(myword);

break;

case';':myword->typenum = 31;

myword->word=";";

return(myword);

break;

case'>':m_getch();

if(ch=='='){

myword->typenum = 33;

myword->word=">=";

return(myword);}

retract();

myword->typenum = 32;

myword->word=">";

return(myword);

break;

case'<':m_getch();

if(ch=='='){

myword->typenum = 35;

myword->word="<=";

return(myword);}

retract();

myword->typenum = 34;

myword->word="<";

return(myword);

break;

case'!':m_getch();

if(ch=='='){

myword->typenum = 37;

myword->word="!=";

return(myword);}

retract();

myword->typenum = -1;

myword->word="ERROR";

return(myword);

break;

case'\0':myword->typenum=1000;

myword->word="OVER";

return(myword);

break;

default: myword->typenum=-1;

myword->word="ERROR";

return(myword);}}

(3)流程框图和状态图

(4)函数相关说明

主函数：

void main(){

int over =1;

WORD* oneword=new WORD;

printf("Enter Your words(end with #):");

scanf("%[^#]s",input);

p_input=0;

printf("Your words:\n%s\n",input);

while(over<1000&&over!=-1){

oneword = scaner();

if(oneword->typenum<1000)

printf("(%d,%s)\n",oneword->typenum,oneword->word);

over=oneword->typenum;}

printf("\npress # to exit:");

scanf("%[^#]s",input);}

从缓冲区读一个字符函数;

char m_getch(){

ch = input[p_input];

p_input = p_input+1;

return(ch);}

去掉空白符号函数：

void getbc(){

while(ch==' '||ch==10){

ch=input[p_input];

p_input = p_input+1;}}

拼接单词函数：

void concat(){

token[p_token]=ch;

p_token = p_token+1;

token[p_token] = '\0';}

判断是否为字母函数：

int letter(){

if(ch>='a'&&ch<='z'||ch>='A'&&ch<='Z')

return 1;

else return 0;}

判断是否为数字函数：

int digit(){

if(ch>='0'&&ch<='9')

return 1;

else return 0;}

检索是否为关键字：

int reserve(){

int i = 0;

while(strcmp(rwtab[i],_END)){

if(!strcmp(rwtab[i],token)){

return i+1;}

i=i+1;}

return 10;}

回退一个字符函数：

void retract(){

p_input = p_input-1;}

(5)输入与输出（包括出错处理）

输入：所给文法的源程序字符串。

输出：二元组构成的序列。（syn,token或sum）

其中：syn为单词种别码；token为存放的单词自身字符串；sum为整型常数。出错处理：

(6) 程序运行结果（屏幕截图）

1.+++-123.456e-127*+45.99e+200++abc+-cnt++49

2.(+12

3.456+-456.789e-120)*m2+(a++456)*-c123

3.++4+1.4

4.a+-149+49.7e+127+m123

5.x=a++1.27e+18

6.--20+-124.987e+127+-xyz

begin if(x>=-1.27e-18) xyz=(x1+y1)* -124.987e+127

7.--20+-124. e+111-137++569.246e+(123+ivar);

x=1;if(x>1) y=1234; x=(123+abc); (本例应有出错信息)

(7)词法分析器使用说明

运行程序，提示“Enter Your words(end with #):”,输入要分析的语句或词语，输入完后再末尾加上“#”，回车，在屏幕上显示刚输入的词语或语句，然后程序对词语逐个分析，返回并显示每个词语的单词符号和种别编码，分析完毕后，输入“#”结束程序。

(8)心得与体会

本次的编译原理上机实验，让我对语言有了新的认识，运用语言来编写程序，

也能运用语言来对每个文法中的单词进行分析，并输出每个单词的种别编码，通过词法分析器的设计，对每个单词的字符读入，连接和存取有了新的方法来实现，通过对全局变量指针的修改来实现对不同位置的字符进行操作，也发现了自己C 语言知识掌握的不全，在用多个if和else if语句进行判别时，括号的错误编写导致判断的错误，花了大量的时间来检查和修改，在多个地方需要进行相同判别时，是直接复制，导致代码的多和繁琐，也让程序运行效率变低。虽然不容易完成，但还是慢慢学会了解决，通过自己完成问题。

(9)源程序清单

#include

#include

#include

#define_END"ending"

typedef struct{

int typenum;

char *word;}WORD;

char input[255];

char token[255]="";

int p_input;

int p_token;

char ch;

char*

rwtab[]={"main","int","float","double","char","if","else","do","while ",_END};

WORD* scaner();

void main(){

int over =1;

WORD* oneword=new WORD;

printf("Enter Your words(end with #):");

scanf("%[^#]s",input);p_input=0;

printf("Your words:\n%s\n",input);

while(over<1000&&over!=-1){

oneword = scaner();

if(oneword->typenum<1000)

printf("(%d,%s)\n",oneword->typenum,oneword->word);

over=oneword->typenum;}printf("\npress # to

exit:");scanf("%[^#]s",input);}

实验二设计实现简单语言的语法分析器

1、实验目的

通过该实验,熟练应用编译原理关于语法分析的基本理论和方法；学会用C/C++高级程序设计语言设计一个语法分析器；加深对编译原理理论的分析理解，提高实际操作和解决具体问题的能力。

2、实验条件

计算机上安装C/C++编译处理软件。

3、实验内容及要求

对下述单词表与语法定义的语言设计编制一个语法分析器。单词符号及种别表、语法及语法分析器功能、基本要求如下：

（2）语法结构定义

<表达式> ::= <项>{ +<项>|-<项>}

<项> ::= <因子>{*<因子>|/<因子>}

<因子> ::=ID|num|(<表达式>)

num::=( +|-|ε) 数字数字*(.数字数字* | ε)( e ( +|-|ε) 数字数字*|ε)

ID::=字母(字母|数字)*

字母::=a|b|c…|z|A|B|C…|Z

数字::=0|1|2…|9

（3）语法分析器功能及基本要求

处理用户提交的符合上述文法的源代码序列，进行语法分析，并给出语法是否正确的结论。

4、主要参考步骤

在实验一的基础上，将词法分析器改造成为可以被语法分析器调用的形式，相关全局变量改为局部变量，采用函数参数和返回值作为调用程序和被调用程序之间传递数据的主要方法。

(1)设计实现语法分析程序(调用实验一编写调试好的词法程序分析单词)

(2)设计若干用例，上机测试并通过所设计实现的语法分析器

1.

/* this test program*/

x

=

1

;

if (x>1) y=1234;

/* if statement here

then go to end statement */

x=(123 + abc );

2.

x=1;if(x>1) y=1234; x=(123+abc);

3.

main(int argc,char *argv[]){

if (x>=y) x=123.789e+127++987.56-xyz;

else xyz=-123+-123;

do {

i=i+1;

x=a+-1.27e-18;

}while (i>10);

}

5、思考

语法阶段发生的错误和词法阶段发生的错误，有的为什么看起来视乎差不多？为什么要在两个不同的阶段来处理类似问题。

6、实验报告提交格式

(1)总体设计思想

(2)详细算法设计

(3) 流程框图

(4) 函数相关说明

(5)输入与输出（包括出错处理）

(6) 程序运行结果（屏幕截图）

(7) 语法分析器使用说明

(8) 心得与体会

(9) 源程序清单