实验《编译原理》词法分析程序设计方案.docx
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实验《编译原理》词法分析程序设计方案
实验1-3《编译原理》S语言词法分析程序设计方案
一、实验目的
了解词法分析程序的两种设计方法之一：
根据状态转换图直接编程的方式；
二、实验内容
1．根据状态转换图直接编程
编写一个词法分析程序，它从左到右逐个字符的对源程序进行扫描，产生一个个的单词的二元式，形成二元式（记号）流文件输出。
在此，词法分析程序作为单独的一遍，如下图所示。
具体任务有：
（1）组织源程序的输入
（2）拼出单词并查找其类别编号，形成二元式输出，得到单词流文件
（3）删除注释、空格和无用符号
（4）发现并定位词法错误，需要输出错误的位置在源程序中的第几行。
将错误信息输出到屏幕上。
（5）对于普通标识符和常量，分别建立标识符表和常量表（使用线性表存储），当遇到一个标识符或常量时，查找标识符表或常量表，若存在，则返回位置，否则返回0并且填写符号表或常量表。
标识符表结构：
变量名，类型（整型、实型、字符型），分配的数据区地址
注：
词法分析阶段只填写变量名，其它部分在语法分析、语义分析、代码生成等阶段逐步填入。
常量表结构：
常量名，常量值
三、实验要求
1．能对任何S语言源程序进行分析
在运行词法分析程序时，应该用问答形式输入要被分析的S源语言程序的文件名，然后对该程序完成词法分析任务。
2．能检查并处理某些词法分析错误
词法分析程序能给出的错误信息包括：
总的出错个数，每个错误所在的行号，错误的编号及错误信息。
本实验要求处理以下两种错误（编号分别为1，2）：
1：
非法字符：
单词表中不存在的字符处理为非法字符，处理方式是删除该字符，给出错误信息，“某某字符非法”。
2：
源程序文件结束而注释未结束。
注释格式为：
/*……*/
四、保留字和特殊符号表
单词代码
1
2
3
4
5
6
7
8
9
单词
int
char
float
void
const
for
if
else
then
单词助记符
int
char
float
void
const
for
if
else
then
内码值
-
-
-
-
-
-
-
-
-
单词代码
10
11
12
13
14
15
16
17
18
单词
while
switch
break
begin
end
标识符
数字（包括整数和实数）
单词助记符
while
switch
break
begin
end
id
num
内码值
-
-
-
-
-
在符号表中的位置
在常数表中的位置
单词代码
19
20
21
22
23
24
25
26
27
单词
+
-
*
/
%
（
）
[
]
单词助记符
+
-
*
/
%
（
）
[
]
内码值
-
-
-
-
-
-
-
-
-
单词代码
28
28
29
30
单词
!
=
<
>
<=
>=
==
；
{
}
单词助记符
rlop
；
{
}
内码值
!
=
<
>
<=
>=
==
-
-
单词代码
37
38
39
40
41
42
43
44
45
单词
/=
+=
-=
*=
%=
||
&&
!
=
单词助记符
/=
+=
-=
*=
%=
or
and
not
=
内码值
-
-
-
-
-
-
-
-
-
单词的构词规则：
字母=[A-Za-z]
数字=[0-9]
标识符=（字母|_）（字母|数字）*
数字=数字（数字）*（.数字+|ε）
四、S语言表达式和语句说明
1．算术表达式:
+、-、*、/、%
2．关系运算符：
>、>=、<、<=、==、！
=
3．赋值运算符：
=，+=、-=、*=、/=、%=
4．变量说明：
类型标识符变量名表；
5．类型标识符：
intcharfloat
6．If语句：
if表达式then语句[else语句]
7．For语句：
for（表达式1；表达式2；表达式3）语句
8．While语句：
while表达式do语句
9．S语言程序：
由函数构成，函数不能嵌套定义。
函数格式为：
返回值函数名（参数）
{
数据说明
语句
}
五、程序参考结构说明
1．Initscanner函数：
程序初始化：
输入并打开源程序文件和目标程序文件，初始化保留字表
2．Scanner函数：
若文件未结束，反复调用lexscan函数识别单词。
3．Lexscan函数：
根据读入的单词的第一个字符确定调用不同的单词识别函数
4．Isalpha函数：
识别保留字和标识符
5．Isnumber函数：
识别整数，如有精力，可加入识别实数部分工功能
6．Isanotation函数：
处理除号/和注释
7．Isother函数识别其他特殊字符
8．Output函数：
输出单词的二元式到目标文件，输出格式（单词助记符，单词内码值），如（int，-）（rlop，>）……
9．Error函数：
输出错误信息到屏幕
10．除此之外，还可以设置查符号表，填写符号表等函数，学生可自行设计。
实验中，可以将某些类型的单词识别过程利用DFA算法实现，DFA算法参考如下：
DFA（S=S0,MOVE[][],F[],ALPHABET[]，ALLS[]）
/*S为状态，初值为DFA的初态，MOVE[][]为状态转换矩阵，F[]为终态集，ALPHABET[]为字母表，其中的字母顺序与MOVE[][]中列标题的字母顺序一致。
ALLS[]为状态集*/
{
CharWordbuffer[10]=“”//单词缓冲区置空
Nextchar=getchar（）；//读字符
i=0；
while（nextchar！
=NULL）//NULL代表此类单词
{if（nextchar！
∈ALPHABET[]）{ERROR（“非法字符”），return（“非法字符”）；}
S=MOVE[S][nextchar]//下一状态
if（S=NULL）return（“不接受”）；//下一状态为空，不能识别，单词错误
wordbuffer[i]=nextchar；//保存单词符号
i++；
nextchar=getchar（）；
}
Wordbuffer[i]=‘\0’;
If（S∈F）return（wordbuffer）；//接受
Elsereturn（“不接受”）；
}
六、实验过程说明
1．每人单独完成。
2．完成后，由老师验收，并给出成绩。
3．实验完成后，写出实验报告（要求交打印稿）。
报告内容要求如下：
完成人：
班级、学号、姓名
一、实验名称：
简化S语言词法分析器
二、实验目的：
通过手工编写简化C语言词法分析器，熟悉并深入理解编译程序词法分析器的工作原理。
三、实验内容：
1．根据保留字和特殊符号表能区分出源文件中的保留字、普通标识符和特殊符号，并能进行简单的错误处理。
…………
七、测试源程序示例：
//aa.c
voidaa（）
{
floatrate,circle;
rate=3;
circle=3.14*rate*rate;
}
输出结果：
（1）输出结果文件：
（void,-）（id,0）（（,-）（）,-）（{,-）（float,-）（id,1）……
（2）标识符的符号表：
Nametypeaddress
0
aa
1
rate
2
circle
3
4
5
（3）常数表：
Namevalue
0
3
1
3.14
2
3
实验地点：
教10五楼计算机学院软一机房
实验时间:
第4周周二3单元、周四1单元、第五周周二3单元
八、实验代码
#include
#include
#include
#include
#defineMAX10//保留字符号长度
#defineMAXSIZE45//保留字和特殊符号表长度
#defineNUM30//标识符和常数的个数
FILE*in,*out;//指向文件的指针
charinfile[MAX];//文件名字
chartoken[MAX];
charWord[NUM][MAX];//标识符
charconsts[NUM][MAX];//常数
charlownum[NUM][MAX]={"0","1","2","3","4","5","6","7","8","9",
"10","11","12","13","14","15","16","17","18","19"
"20","21","22","23","24","25","26","27","28","29"};//自定义表
intn=1;//行号
intnum=0;//错误统计数
typedefstructKey_word//保留字和特殊符号表结构
{
//intkeyNum;
charkeyWord[MAX];
charkeySign[MAX];
charkeyValue[MAX];
}Key_word;
//初始化保留字表
Key_wordKey[MAXSIZE]={{"int","int","-"},{"char","char","-"},{"float","float","-"},
{"void","void","-"},{"const","const","-"},{"for","for","-"},
{"if","if","-"},{"else","else","-"},{"then","then","-"},
{"while","while","-"},{"switch","switch","-"},{"break","break","-"},
{"begin","begin","-"},{"end","end","-"},{"","",""},
{"","",""},{"","id",""},{"","num",""},
{"+","+","-"},{"-","-","-"},{"*","*","-"},
{"/","/","-"},{"%","%","-"},{"（","（","-"},
{"）","）","-"},{"[","[","-"},{"]","]","-"},
{"","",""},{"<","rlop","<"},{">","rlop",">"},
{"<=","rlop","<="},{">=","rlop",">="},{"=","rlop","="},
{"!
=","rlop","!
="},{";",";","-"},{"","",""},
{"/=","/=","-"},{"+=","+=","-"},{"-=","-=","-"},
{"*=","*=","-"},{"%=","%=","-"},{"||","or","-"},
{"&&","and","-"},{"!
","not","-"},{"=","=","-"}};
//打开关闭文件
intInitscanner（）
{
printf（"请输入要输入的文件:
\n"）;
scanf（"%s",infile）;
if（（in=fopen（infile,"r"））==NULL）
{
printf（"cannotopeninfile!
\n"）;
return0;
}
if（（out=fopen（"word.txt","a+"））==NULL）
{
printf（"cannotopenoutfile!
\n"）;
return0;
}
return0;
}
//写入文件
voidOutput（intn,intm）
{
fputs（"（",out）;
fputs（Key[n].keySign,out）;
fputs（",",out）;
if（m==-1）
fputs（Key[n].keyValue,out）;
else
fputs（lownum[m],out）;//下标
fputs（"）",out）;
}
//Isalpha函数：
识别保留字和标识符
intIsalpha（）
{
inti;
for（i=0;i<16;i++）//关键字
{
if（strcmp（token,Key[i].keyWord）==0）
{
Output（i,-1）;
return0;
}
}
//标识符Word[NUM][MAX]
for（i=0;i{
if（（Word[i][0]!
=NULL）&&strcmp（token,Word[i]）==0）
{
Output（16,i）;
return0;
}
if（Word[i][0]==NULL）
{
strcpy（Word[i],token）;
Output（16,i）;
return0;
}
}
return0;
}
intIsnumber（）//Isnumber函数:
consts[NUM][MAX]
{
inti;
for（i=0;i{
if（（consts[i][0]!
=NULL）&&strcmp（token,consts[i]）==0）
{
Output（17,i）;
return0;
}
if（consts[i][0]==NULL）
{
strcpy（consts[i],token）;
Output（17,i）;
return0;
}
}
return0;
}
voidremove（）//扫描指针回退一个字符
{
fseek（in,-1,SEEK_CUR）;
}
//Isanotation函数：
处理除号/和注释
voidIsanotation（）//提示第一个字符已经存为/了
{
charch,pre;
ch=getc（in）;
if（ch=='='）//"/="
Output（36,-1）;
elseif（ch=='*'）//"/*"
{
ch=getc（in）;
do{
if（feof（in））
{
num++;
printf（"\n第（%d）行:
注释错误:
/*后面的字符全部当做注释，缺少结束注释*/\n",n）;
break;
}
pre=ch;
ch=getc（in）;
}while（pre!
='*'||ch!
='/'）;
}
else//"/"
{
remove（）;//指针回退一个字符
Output（21,-1）;
}
}
//Isother函数识别其他特殊字符
voidIsother（）
{inti=1;intj=0;
charch;
if（token[0]=='<'||token[0]=='>'||token[0]=='!
'||token[0]=='%'）
{
ch=getc（in）;
if（ch=='='）
token[i++]=ch;
else
remove（）;
}
elseif（token[0]=='|'）
{
ch=getc（in）;
if（ch=='|'）
token[i++]=ch;
else
remove（）;
}
elseif（token[0]=='&'）
{
ch=getc（in）;
if（ch=='&'）
token[i++]=ch;
else
remove（）;
}
token[i]='\0';
for（i=18;i<45;i++）
{
if（strcmp（token,Key[i].keyWord）==0）
{
Output（i,-1）;
break;
}
}
if（i==45）
{
num++;
printf（"\n第（%d）行:
字符错误:
%s字符非法\n",n,token）;
}
}
voidScanner（）
{
charch;
inti;
ch=getc（in）;
while（!
feof（in））
{
while（ch==''||ch=='\t'||ch=='\n'）//先统计行数
{
if（ch=='\n'）
++n;
ch=getc（in）;
}
if（（（ch>='a'）&&（ch<='z'））||（ch=='_'））//标识符isalpha（ch）单词
{
i=1;
token[0]=ch;
ch=getc（in）;
while（（（ch>='a'）&&（ch<='z'））||（（ch>='0'）&&（ch<='9'）））//wordnumber
{
token[i++]=ch;
ch=getc（in）;
}
token[i]='\0';
Isalpha（）;
}
elseif（（ch>='0'）&&（ch<='9'））//整数
{
i=1;
token[0]=ch;
ch=getc（in）;
while（isdigit（ch））
{
token[i++]=ch;
ch=getc（in）;
}
token[i]='\0';
Isnumber（）;
}
elseif（ch=='/'）//区分"/","/=","/*"
{
token[0]=ch;
Isanotation（）;
ch=getc（in）;
}
else//特殊字符
{
token[0]=ch;
Isother（）;
ch=getc（in）;
}
}
}
voidshow（）
{
inti;
charch;
printf（"\n二元式:
\n"）;
rewind（out）;
while（!
feof（out））
{
printf（"%c",getc（out））;
}
printf（"\n标志符表\n"）;
for（i=0;i{
if（Word[i][0]!
=NULL）
printf（"%d,%s\n",i,Word[i]）;
}
printf（"\n常数表\n"）;
for（i=0;i{
if（consts[i][0]!
=NULL）
printf（"%d,%s\n",i,consts[i]）;
}
}
voidmain（）
{
Initscanner（）;
Scanner（）;
printf（"\n共有%d个错误\n",num）;
show（）;
fclose（in）;
fclose（out）;
}
九、实验结果
输入文件
voidaa（）
begin
floatrate,circle;
rate=3;
circle=3.14*rate;/******/
end
输出文件
（void,-）
（id,0）
（（,-）
（）,-）
（begin,-）
（float,-）
（id,1）
（id,2）
（;,-）
（id,1）
（rlop,=）
（num,0）
（;,-）
（id,2）
（rlop,=）
（num,0）
（num,1）
（*,-）
（id,1）
（;,-）
（end,-）
十、实验总结
经过此次实验，了解了程序的词法构词规则和词法分析过程。
在实验过程中，得到了同学的帮助才得以完成。
本实验基本达到了老师的要求，实现了词法分析的基本功能。
B145112014405A114王自达
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