武汉理工大学编译原理实验报告.docx
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武汉理工大学编译原理实验报告
学生学号
实验课成绩
武汉理工大学
学生实验报告书
实验课程名称《编译原理》
开课学院计算机科学与技术学院
指导老师姓名饶文碧
学生姓名
学生专业班级软件
2014—2015学年第1学期
实验课程名称：
编译原理
实验项目名称
词法分析器的设计
实验成绩
实验者
专业班级
软件
组别
同组者
实验日期
第一部分：
实验分析与设计（可加页）
一、实验内容描述（问题域描述）
1．问题描述：
对于常用高级语言（如Pascal、C语言）的各类单词进行词法分析。
2．实验内容：
完成对某一种常用高级语言（如Pascal、C语言、PL/0语言）的各类单词进行词法分析，即对源程序从左到右进行扫描，对组成源程序的字符串拼接成为单词；并把其转换成属性字输出。
3．实验要求：
（1）选择常用高级程序设计语言（如Pascal、C语言、PL/0语言）的源程序作为词法分析对象。
（2）根据教学要求和学生具体情况，从上列语言之一中选取它的一个适当大小的子集，可以选取一类典型单词，也可以尽可能使各种类型的单词都能兼顾到。
其基本要求是：
对源程序从左到右进行扫描，对组成源程序的字符串拼接成为单词；并把其转换成属性字输出。
二、实验基本原理与设计（包括实验方案设计，实验手段的确定，试验步骤等，用硬件逻辑或者算法描述）
1．待分析的简单语言的词法：
（1）关键字：
mainvoidreturnifendthenelseint
所有的关键字都是小写。
（2）运算符和界符：
{},;<<=<>===>>=：
：
=++=--=**=//=
#（）
（3）其他单词是标志符（ID）和整形常数（NUM），通过以下正规式定义：
ID=letter（letter|digit）*NUM=digitdigit*
（4）空格空白、制表符和换行符组成。
空格一般用来分隔ID、NUM、运算符、界符和关键字，词法分析阶段通常被忽略。
2．各种单词符号对应的种别码（针对于较为熟悉的c语言）
单词符号
种别码
单词符号
种别码
main
1
=
18
void
2
==
19
return
3
>
20
if
4
>=
21
end
5
:
22
then
6
:
=
23
else
7
+
24
int
8
+=
25
Letter（letter|digit）
9
-
26
digitdigit*
10
-=
27
{
11
*
28
}
12
*=
29
13
/
30
;
14
/=
31
<
15
#
32
<=
16
（
33
<>
17
）
34
3．实验源代码如下：
#include
#include
#include
#include
//头文件库
charTOKEN[30];
char*table[9]={"","main","void","return","if","end","then","else","int"};
//定义关键字
externintlookup（char*）;
externvoidout（int,char*）;
externvoidreport_error（void）;
//函数及全局变量声明
/*extern可置于变量或者函数前，以表示变量或者函数的定义在别的文件中，提示编译器遇到此变量和函数时在其他模块中寻找其定义。
另外，extern也可用来进行链接指定*/
intlookup（char*TOKEN）
{
intm,i;
for（i=1;i<8;i++）
{
if（（m=strcmp（TOKEN,table[i]））==0）
//table中关键字匹配
returni;
}
return0;
}
//关键字匹配函数，返回关键字在表中的位置,空出空格
voidout（intc,char*TOKEN）
{
printf（"（%d,%s）\n",c,TOKEN）;
}
//输出在表中位置和读取的字符
voidreport_error（）
{
printf（"error!
\n"）;
}
//输出没有考虑的情况
voidscanner（FILE*fp）
{
charTOKEN[30]={'\0'};
charch;
inti,c;
ch=fgetc（fp）;
//获取字符，指针fp并自动指向下一个字符
if（isalpha（ch））
//判断该字符是否是字母
{
TOKEN[0]=ch;
ch=fgetc（fp）;
i=1;
while（isalnum（ch））
//判断该字符是否是字母或数字
{
TOKEN[i]=ch;
i++;
ch=fgetc（fp）;
}
TOKEN[i]='\0';
fseek（fp,-1,1）;
//回退一个字符
c=lookup（TOKEN）;
if（c==0）
out（9,TOKEN）;
//输出标识符号,定编号为9
else
out（c,TOKEN）;
//输出表中编号和关键字
}
elseif（isdigit（ch））
//判断是否是数字
{
TOKEN[0]=ch;
ch=fgetc（fp）;
i=1;
while（isdigit（ch））
{
TOKEN[i]=ch;
i++;
ch=fgetc（fp）;
}
//判断是否是连续数字
TOKEN[i]='\0';
fseek（fp,-1,1）;
out（10,TOKEN）;
//输出数字,定编号为10
}
else
{
TOKEN[0]=ch;
switch（ch）
{
case'{':
out（11,TOKEN）;
break;
case'}':
out（12,TOKEN）;
break;
case',':
out（13,TOKEN）;
break;
case';':
out（14,TOKEN）;
break;
case'<':
ch=fgetc（fp）;
//读取下一个字符，判断<,<=,<>（空标签）
if（ch=='='）
{
TOKEN[1]=ch;
out（15,TOKEN）;
}
//判断<=
elseif（ch=='>'）
{
TOKEN[1]=ch;
out（17,TOKEN）;
}
//判断<>空标签
else
{
fseek（fp,-1,1）;
out（16,TOKEN）;
}
//判断小于号<
break;
case'=':
ch=fgetc（fp）;
if（ch=='='）
{
TOKEN[1]=ch;
out（19,TOKEN）;
}
else
{
fseek（fp,-1,1）;
out（18,TOKEN）;
}
break;
//判断=,==
case'>':
ch=fgetc（fp）;
//读取下一个字符，判断>,>=
if（ch=='='）
{
TOKEN[1]=ch;
out（21,TOKEN）;
}
else
{
fseek（fp,-1,1）;
out（20,TOKEN）;
}
break;
case':
':
ch=fgetc（fp）;
//读取下一个字符，判断:
:
=,若是关键词写入case或者?
：
则必要
if（ch=='='）
{
TOKEN[1]=ch;
out（23,TOKEN）;
}
else
{
fseek（fp,-1,1）;
out（22,TOKEN）;
}
break;
case'+':
ch=fgetc（fp）;
//读取下一个字符，判断+,+=
if（ch=='='）
{
TOKEN[1]=ch;
out（25,TOKEN）;
}
else
{
fseek（fp,-1,1）;
out（24,TOKEN）;
}
break;
case'-':
ch=fgetc（fp）;
//读取下一个字符，判断-,-=
if（ch=='='）
{
TOKEN[1]=ch;
out（27,TOKEN）;
}
else
{
fseek（fp,-1,1）;
out（26,TOKEN）;
}
break;
case'*':
ch=fgetc（fp）;
//读取下一个字符，判断*,*=
if（ch=='='）
{
TOKEN[1]=ch;
out（29,TOKEN）;
}
else
{
fseek（fp,-1,1）;
out（28,TOKEN）;
}
break;
case'/':
ch=fgetc（fp）;
//读取下一个字符，判断/,/=
if（ch=='='）
{
TOKEN[1]=ch;
out（31,TOKEN）;
}
else
{
fseek（fp,-1,1）;
out（30,TOKEN）;
}
break;
case'#':
out（32,TOKEN）;
break;
case'（':
out（33,TOKEN）;
break;
case'）':
out（34,TOKEN）;
break;
//判断#（头文件）
default:
report_error（）;
break;
}
}
}
//扫描函数
intmain（void）
{
FILE*fp;
charch;
if（（fp=fopen（".\\tk.txt","r"））==NULL）
//取当前目录下的tk.txt文件的第一个字符
{
fprintf（stderr,"erroropening!
\n"）;
//格式化输出到流
//错误打印到屏幕上Bydefault,standardinputisreadfromthekeyboard,whilestandardoutputand//standarderrorareprintedtothescreen
exit
（1）;
//非0，非正常退出
}
do
{
ch=fgetc（fp）;
if（ch=='$'）
break;
//作为文件结尾
elseif（ch==''）
scanner（fp）;
//空格略过
else
{
fseek（fp,-1,1）;
scanner（fp）;
}
//扫描
}while（ch!
='$'）;
system（"pause"）;
return0;
}
三、主要仪器设备及耗材
PC，VisualC++6.0
第二部分：
实验调试与结果分析（可加页）
一、调试过程（包括调试方法描述、实验数据记录，实验现象记录，实验过程发现的问题等）
按照要求编写完代码之后，首先检查一下有没有错误语法错误，然后编译连接运行，重复输出多种表达式及c语言代码，寻找出错误并且改正，力求输出到边到脚，考虑多种情况来保证代码的完善性。
由于c语言中头文件等需要用到#符，则本程序以$作为结尾符号。
二、实验结果及分析（包括结果描述、实验现象分析、影响因素讨论、综合分析和结论等）
（1）输入：
输出
（2）输入
输出
三．实验小结、建议及体会
词法分析（英语：
lexicalanalysis）是计算机科学中将字符序列转换为单词（Token）序列的过程。
进行词法分析的程序或者函数叫作词法分析器（Lexicalanalyzer，简称Lexer），也叫扫描器（Scanner）。
词法分析器一般以函数的形式存在，供语法分析器调用。
在本次实验中，通过对代码的编写，完善和调试，我逐渐深刻地明白了编译原理的工作流程，是怎样一步一步地解析一种高级语言到中间代码的。
同样的转化思想可以应用到生活的方方面面，语言或者说事物的本质才会被慢慢挖掘出来。
实验课程名称：
编译原理
实验项目名称
赋值语句的翻译程序设计
实验成绩
实验者
专业班级
组别
同组者
实验日期
第一部分：
实验分析与设计（可加页）
一、实验内容描述（问题域描述）
1.实验目的
（1）通过设计、编制、调试一个典型的语法分析程序，实现对词法分析程序所提供的单词序列进行语法检查和结构分析，进一步掌握常用的语法分析方法。
（2）选择最有代表性的语法分析方法，如递归子程序法；选择对各种常见程序语言都具备的语法结构，如赋值语句，特别是表达式，作为分析对象。
2.实验准备
微机CPUP4以上，256M以上内存，安装好C语言，或C++，或VisualC++.
3.实验时间
4学时
4.实验内容
构造表达式部分的语法分析器。
分析对象〈算术表达式〉的BNF定义如下：
<表达式>:
:
=[+|-]<项>{<加法运算符><项>}
<项>:
:
=<因子>{<乘法运算符><因子>}
<因子>:
:
=<标识符>|<无符号整数>|‘（’<表达式>‘）’
<加法运算符>:
:
=+|-
<乘法运算符>:
:
=*|/
<关系运算符>:
:
==|#|<|<=|>|>=
5.实验要求
将实验一“词法分析”的输出结果，作为表达式语法分析器的输入，进行语法解析，
对于语法正确的表达式，报告“语法正确”；
对于语法错误的表达式，报告“语法错误”，指出错误原因。
把语法分析器设计成一个独立一遍的过程。
语法分析器的编写方法采用递归子程序法。
6.输入输出
输入：
PL/0表达式，用实验一的输出形式作为输入。
例如:
对于PL/0表达式，（a+15）*b用下列形式作为输入：
（lparen,（）
（ident,a）
（plus,+）
（number,15）
（rparen,））
（times,*）
（ident,b）
输出：
对于语法正确的表达式，报告“语法正确”；
对于语法错误的表达式，报告“语法错误”，指出错误原因。
二、实验基本原理与设计（包括实验方案设计，实验手段的确定，试验步骤等，用硬件逻辑或者算法描述）
实验基本原理：
采用递归子程序法分析输入表达式的语法。
实验源代码如下：
#include
#include
//头文件
charread（）;
voidwrite（）;
charlookhead;
voidE（）;
voidT（）;
voidG（）;
voidS（）;
voidF（）;
voidmatch（charch）;
voiderror（）;
//函数声明
charstring[10];
inttop;
//全局变量
intmain（）
{
write（）;
//写入实验一的结果数据
lookhead=read（）;
//读取数据
E（）;
//递归子程序法语法分析
puts（string）;
printf（"为合法字符串！
\n"）;
//按要求输出判断结果
system（"pause"）;
return0;
}
voidE（）
{
printf（"E->TG\n"）;
T（）;
G（）;
}
voidG（）
{
if（lookhead=='+'）
{
printf（"G->+TG\n"）;
match（'+'）;
T（）;
G（）;
}
elseif（lookhead=='-'）
{
printf（"G->-TG\n"）;
match（'-'）;
T（）;
G（）;
}
else
{
printf（"G->ε\n"）;
}
}
//+，-符号的语法分析判断
voidT（）
{
printf（"T->FS\n"）;
F（）;
S（）;
}
voidS（）
{
if（lookhead=='*'）
{
printf（"s->*FS\n"）;
match（'*'）;
F（）;
S（）;
}
elseif（lookhead=='/'）
{
printf（"S->/FS\n"）;
match（'/'）;
}
else
{
printf（"S->ε\n"）;
}
}
//乘除符号的语法分析判断
voidF（）
{
if（lookhead=='（'）
{
printf（"F->（E）\n"）;
match（'（'）;
E（）;
match（'）'）;
}
elseif（lookhead=='i'）
{
match（'i'）;
}
else
error（）;
}
//（，）和字符的语法分析判断
voidmatch（charch）
{
lookhead=read（）;
}
//读取下一字符串
voidwrite（）
{
intx;
chary,str[100];
top=0;
printf（"请输入待分析字符串序列：
\n"）;
do
{
gets（str）;
sscanf（str,"（%d,%c）",&x,&y）;
string[top]=y;
top++;
}while（y!
='$'）;
string[--top]='\0';
top=0;
}
//按要求输入字符串
charread（）
{
charcha;
cha=string[top];
top++;
returncha;
}
//挨个读字符串
voiderror（）
{
puts（string）;
printf（"为非法字符串！
\n"）;
system（"pause"）;
exit（0）;
}
//出错处理，按要求输出
三、主要仪器设备及耗材
PC，MiscrosoftVisualC++6.0
第二部分：
实验调试与结果分析（可加页）
一、调试过程（包括调试方法描述、实验数据记录，实验现象记录，实验过程发现的问题等）
编写完代码之后，首先检查一下有没有简单的语法错误登，然后编译连接运行，通过dos自带的复制粘贴，输入实验一的结果，得到实验二的语法分析过程和结果。
秉着简洁明了的原则，本程序能识别表达式即可，故输入实验一结果一得到的代码。
最后用（1，$）来结束输入。
二、实验结果及分析（包括结果描述、实验现象分析、影响因素讨论、综合分析和结论等）
输入
分析结果
三、实验小结、建议及体会
语法分析是词法分析的下一个阶段。
语法分析的任务是识别单词符号是否符合给定的语法规则。
语法分析所依据的是语言的语法规则，即描述程序结构的规则。
通过语法分析确定输入串是否构成一个语法上正确的程序。
通过本次的程序编写和调试，我深刻明白了语法分析的原理和过程。
本程序采用的递归子程序法相对简单直观，易于构造，但要求比较苛刻，必须满足LL
（1）文法，且递归调用较多，考虑得不大全面，未能输出错误原因。
需要改进的路还很长。
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