天津科技大学编译原理实验报告.docx
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天津科技大学编译原理实验报告
编译原理实验报告
专业：
计算机科学与技术
学号：
14101103
姓名：
傅开煤
2016年11月
前言
“编译原理”是一门研究设计和构造编译程序原理和方法的课程，是计算机各专业的一门重要专业基础课。
编译原理这门课程蕴含着计算机学科中解决问题的思路、形式化问题和解决问题的方法，对应用软件和系统软件的设计与开发有一定的启发和指导作用。
编译程序构造的原理和技术在软件工程、逆向工程、软件再工程、语言转换及其他领域中都有着广泛的应用。
通过本课程的实验教学，使学生加深对编译系统的结构、工作流程及编译程序各组成部分设计原理的理解，使他们能够掌握和应用常用的编译技术和方法，为今后从事应用软件和系统软件的开发打下一定的理论和实践基础。
编译原理实验指导书围绕着实验教学目标，详细阐述了各实验的原理和步骤。
希望同学们能够充分利用实验条件，认真完成实验，从实验中得到应有的锻炼和培养。
实验要求
为了顺利完成编译原理课程实验，学生应做到：
（1）熟练掌握一种高级程序设计语言。
（2）实验前，认真学习教材以及实验指导书的相关内容，提前做好实验准备。
（3）每次实验先分析后编程，在实验报告中应写明自己的编程思路和设计流程。
（4）实验结束一周后提交实验报告。
实验报告内容应包括：
实验目的、实验内容、设计思路和流程框图，源程序（含注释）清单、测试结果以及实验总结。
（5）遵守机房纪律，服从辅导教师指挥，爱护实验设备。
实验的验收将分为两个部分。
第一部分是上机操作，随机抽查程序运行和即时提问；第二部分是提交书面的实验报告。
此外杜绝抄袭现象，一经发现雷同，双方成绩均以0分计算。
目录
实验一词法分析程序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
实验二递归下降语法分析程序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
实验1词法分析程序设计
【开发语言及实现平台或实验环境】
C/C++/C#
MicrosoftVisualStudio6.0/MicrosoftVisualStudio.NET2005-2008
【实验目的】
（1）理解词法分析在编译程序中的作用
（2）加深对有穷自动机模型的理解
（3）掌握词法分析程序的实现方法和技术
【实验内容】
对一个简单语言的子集编制一个一遍扫描的词法分析程序。
【实验要求】
（1）待分析的简单语言的词法
1）关键字
beginifthenwhiledoend
2）运算符和界符
:
=+-*/<<=>>=<>=;（）#
3）其他单词是标识符（ID）和整形常数（NUM），通过以下正规式定义：
ID=letter（letter|digit）*
NUM=digitdigit*
4）空格由空白、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编码
单词符号
种别码
单词符号
种别码
begin
1
:
17
if
2
:
=
18
then
3
<
20
while
4
<>
21
do
5
<=
22
end
6
>
23
letter（letter|digit）*
10
>=
24
digitdigit*
11
=
25
+
13
;
26
-
14
（
27
*
15
）
28
/
16
#
0
（3）词法分析程序的功能
输入：
所给文法的源程序字符串
输出：
二元组（syn,token或sum）构成的序列。
syn为单词种别码；
token为存放的单词自身字符串；
sum为整形常数。
例如：
对源程序beginx:
=9;ifx>0thenx:
=2*x+1/3;end#经词法分析后输出如下序列：
（1，begin）（10,’x’）（18,:
=）（11,9）（26,;）（2,if）……
【实验步骤】
（1）根据图1.1构建主程序框架
图1.1词法分析主程序示意图
主代码：
voidmain（）
{
p=0;
row=1;
cout<<"Pleaseinputstring:
"<do
{
cin.get（ch）;
prog[p++]=ch;
}
while（ch!
='#'）;
p=0;
do
{
scaner（）;
switch（syn）
{
case11:
cout<<"（"<case-1:
cout<<"Errorinrow"<"<case-2:
row=row++;break;
default:
cout<<"（"<}
}
while（syn!
=0）;
getchar（）;
getchar（）;
}
（2）关键字表置初值
关键字作为特殊标识符处理，把它们预先安排在一张表格中（关键字表），当扫描程序识别标识符时，查关键字表。
如能查到匹配的单词，则为关键字，否则为一般标识符。
（3）编写扫描子程序
voidscaner（）
{
for（n=0;n<8;n++）token[n]=NULL;
ch=prog[p++];//读下一个字符送入ch
while（ch==''）//如果为空格,读下一字符
{
ch=prog[p];
p++;
}
if（（ch>='a'&&ch<='z'）||（ch>='A'&&ch<='Z'））//如果ch为字母
{
m=0;
while（（ch>='a'&&ch<='z'）||（ch>='A'&&ch<='Z'））/*如果ch仍为字母（单词）,将ch输入token*/
{
token[m++]=ch;//当前字符送入token
ch=prog[p++];//读下一个字符送入ch
}
token[m++]='\0';//单词结束
p--;
syn=10;
for（n=0;n<6;n++）//与关键字表进行比较，确定syn的值
if（!
strcmp（token,rwtab[n]））
{
syn=n+1;
break;
}
}
elseif（（ch>='0'&&ch<='9'））//如果ch为数字
{
{
sum=0;
while（（ch>='0'&&ch<='9'））//如果ch仍为数字（一个数）
{
sum=sum*10+ch-'0';//ch送入sum,并更新数字
ch=prog[p++];//读下一个字符送入ch
}
}
p--;
syn=11;
if（sum>32767）
syn=-1;//错误
}
elseswitch（ch）//其他字符情况
{
case'<':
m=0;token[m++]=ch;
ch=prog[p++];
if（ch=='>'）
{
syn=21;
token[m++]=ch;
}
elseif（ch=='='）
{
syn=22;
token[m++]=ch;
}
else
{
syn=23;
p--;
}
break;
case'>':
m=0;token[m++]=ch;
ch=prog[p++];
if（ch=='='）
{
syn=24;
token[m++]=ch;
}
else
{
syn=20;
p--;
}
break;
case':
':
m=0;token[m++]=ch;
ch=prog[p++];
if（ch=='='）
{
syn=18;
token[m++]=ch;
}
else
{
syn=17;
p--;
}
break;
case'*':
syn=13;token[0]=ch;break;
case'/':
syn=14;token[0]=ch;break;
case'+':
syn=15;token[0]=ch;break;
case'-':
syn=16;token[0]=ch;break;
case'=':
syn=25;token[0]=ch;break;
case';':
syn=26;token[0]=ch;break;
case'（':
syn=27;token[0]=ch;break;
case'）':
syn=28;token[0]=ch;break;
case'#':
syn=0;token[0]=ch;break;
case'\n':
syn=-2;break;
default:
syn=-1;break;
}
}
（4）调试程序，验证输出结果。
源程序代码如下：
#include
#include
#include
usingnamespacestd;
charprog[80],token[8],ch;
intsyn,p,m,n,sum,row;
char*rwtab[6]={"begin","if","then","while","do","end"};
voidmain（）
{
p=0;
row=1;
cout<<"Pleaseinputstring:
"<do
{
cin.get（ch）;
prog[p++]=ch;
}while（ch!
='#'）;
p=0;
do
{
voidscaner（）;
switch（syn）
{
case11:
cout<<"（"<case-1:
cout<<"Errorinrow"<"<case-2:
row=row++;break;
default:
cout<<"（"<}
}while（syn!
=0）;
getchar（）;
getchar（）;
}
voidscaner（）
{
for（n=0;n<8;n++）token[n]=NULL;
ch=prog[p++];//读下一个字符送入ch
while（ch==''）//如果为空格,读下一字符
{
ch=prog[p];
p++;
}
if（（ch>='a'&&ch<='z'）||（ch>='A'&&ch<='Z'））//如果ch为字母
{
m=0;
while（（ch>='a'&&ch<='z'）||（ch>='A'&&ch<='Z'））/*如果ch仍为字母（单词）,将ch输入token*/
{
token[m++]=ch;//当前字符送入token
ch=prog[p++];//读下一个字符送入ch
}
token[m++]='\0';//单词结束
p--;
syn=10;
for（n=0;n<6;n++）//与关键字表进行比较，确定syn的值
if（!
strcmp（token,rwtab[n]））
{
syn=n+1;
break;
}
}
elseif（（ch>='0'&&ch<='9'））//如果ch为数字
{
{
sum=0;
while（（ch>='0'&&ch<='9'））//如果ch仍为数字（一个数）
{
sum=sum*10+ch-'0';//ch送入sum,并更新数字
ch=prog[p++];//读下一个字符送入ch
}
}
p--;
syn=11;
if（sum>32767）
syn=-1;//错误
}
elseswitch（ch）//其他字符情况
{
case'<':
m=0;token[m++]=ch;
ch=prog[p++];
if（ch=='>'）
{
syn=21;
token[m++]=ch;
}
elseif（ch=='='）
{
syn=22;
token[m++]=ch;
}
else
{
syn=23;
p--;
}
break;
case'>':
m=0;token[m++]=ch;
ch=prog[p++];
if（ch=='='）
{
syn=24;
token[m++]=ch;
}
else
{
syn=20;
p--;
}
break;
case':
':
m=0;token[m++]=ch;
ch=prog[p++];
if（ch=='='）
{
syn=18;
token[m++]=ch;
}
else
{
syn=17;
p--;
}
break;
case'*':
syn=13;token[0]=ch;break;
case'/':
syn=14;token[0]=ch;break;
case'+':
syn=15;token[0]=ch;break;
case'-':
syn=16;token[0]=ch;break;
case'=':
syn=25;token[0]=ch;break;
case';':
syn=26;token[0]=ch;break;
case'（':
syn=27;token[0]=ch;break;
case'）':
syn=28;token[0]=ch;break;
case'#':
syn=0;token[0]=ch;break;
case'\n':
syn=-2;break;
default:
syn=-1;break;
}
}
源程序代码运行结果截图如下：
【思考题】
（1）在编程过程中遇到了哪些问题，你是如何解决的。
答：
1）在“读下一个字符“的时候遇到少读或多读一个字符的情况。
解决:
通过多次调试将读字符的每种情况都考虑。
2）当输入数字开头的字符串时，需要报错。
解决：
在主函数里面对输入的第一个字符进行判断，是否为数字，若为数字，输出error。
3）输入内容时计算机是从键盘缓冲区里读内容的，在多次输入中导致数据读取错误。
解决：
在输入前用rewind函数清除键盘缓冲区的内容，再输入即可。
（2）源程序若存在注释，如何实现词法分析，在现有程序基础上进行扩充。
【实验总结】
通过本次实验让我了解了编译原理如何设计、编制并调试词法分析程序，并加深了我对词法分析器原理的理解；熟悉了直接构造词法分析器的方法和相关原理，并学会使用C/C++语言直接编写词法分析器；同时更熟练的掌握用C/C++语言编写程序，实现一定的实际功能。
【参考文献】
1.胡伦骏、徐兰芳等，编译原理（第2版），电子工业出版社，246，2005.7
2.王雷、刘志成等，编译原理课程设计，机械工业出版社，138，2005.3
实验2递归下降语法分析程序设计
【开发语言及实现平台或实验环境】
C/C++/C#
MicrosoftVisualStudio6.0/MicrosoftVisualStudio.NET2005-2008
【实验目的】
（1）理解语法分析在编译程序中的作用，以及它与词法分析程序的关系
（2）加深对递归下降语法分析原理的理解
（3）掌握递归下降语法分析的实现方法
【实验内容】
编制一个递归下降分析程序，实现对词法分析程序提供的单词序列的语法检查和结构分析。
【实验要求】
（1）待分析的简单语言的词法同实验1
（2）待分析的简单语言的语法
用扩充的BNF表示如下：
1）<程序>：
：
=begin<语句串>end
2）<语句串>：
：
=<语句>{；<语句>}
3）<语句>：
：
=<赋值语句>
4）<赋值语句>:
:
=ID:
=<表达式>
5）<表达式>：
：
=<项>{+<项>|-<项>}
6）<项>:
:
=<因子>{*<因子>|/<因子>}
7）<因子>:
:
=ID|NUM|（<表达式>）
（3）语法分析程序的功能
输入单词串以”#”结束，如果是文法正确的句子，输出成功信息；否则输出错误信息。
例如：
输入begina:
=9;x:
=2*3;b:
=a+xend#
输出success
输入x:
=a+b*cend#
输出error
【实验步骤】
（1）根据图2.1递归下降分析程序示意图构建主程序框架
图2.1递归下降分析程序示意图
（2）编写各语法单位分析函数
1）编写语句串及语句分析函数
intyucu（）//语句串分析函数
{
statement（）;
while（syn==26）
{
scanner（）;//读下一个单词符号
statement（）;//调用statement函数
}
return0;
}
intstatement（）
{
if（syn==10）
{
scanner（）;//读下一个单词符号
if（syn==18）
{
scanner（）;//读下一个单词符号
expression（）;
}
else
{
cout<<"出现赋值号错误！
"<kk=1;
}
}
else
{
cout<<"出现语句错误！
"<kk=1;
}
return0;
}
2）编写表达式分析过程
intexpression（）//表达式
{
term（）;
while（（syn==13）||（syn==14））//当开头扫描的是'+'或'-'时，继续扫描
{
scanner（）;
term（）;
}
return0;
}
3）编写项分析过程
intterm（）//项
{
factor（）;
while（（syn==15）||（syn==16））//当开头扫描的是'*'或'/'时，继续扫描
{
scanner（）;
factor（）;
}
return0;
}
4）编写因子分析过程
intfactor（）//因子
{
if（（syn==10）||（syn==11））//当扫描的是数字或字母时，继续扫描
scanner（）;
else
if（syn==27）//当扫描的'（'时，继续扫描
{
scanner（）;
expression（）;
if（syn==28）//当扫描的是'）'时，继续扫描
syn=scanner（）;
else
{
cout<<"输出错误"<kk=1;
}
}
else
{
cout<<"输出表达错误"<kk=1;
}
return0;
}
（3）调试程序，验证输出结果
源程序代码如下：
#include
#include
#include
usingnamespacestd;
charprog[80],token[8];
charch;
intsyn,p,m,n,sum,kk;
char*rwtab[6]={"begin","if","then","while","do","end"};
intscanner（）;//调用scanner函数
intlrparscr（）;//调用lrparscr函数
intyucu（）;//调用yucu函数
intstatement（）;//调用statement函数
intexpression（）;//调用expression函数
intterm（）;//调用term函数
intfactor（）;//调用factor函数
voidmain（）
{
p=0;
cout<<"\nPleaseinputstring:
"<do
{
cin.get（ch）;
prog[p++]=ch;//输入源程序字符串，送到缓冲区prog[p++]中
}while（ch!
='#'）;
p=0;
kk=0;
scanner（）;
lrparscr（）;
getchar（）;
getchar（）;
}
intlrparscr（）
{
if（syn==1）
{
scanner（）;//读下一个单词符号
yucu（）;
if（syn==6）//syn=6对应单词符号end
{
scanner（）;//读下一个单词符号
if（（syn==0）&&（kk==0））
printf（"success!
\n"）;
}
else
if（kk!
=1）
{
cout<<"出现缺end错误！
"<kk=1;
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