编译原理实验报告
词法分析器
学院：计算机科学与技术
时间：2012/6/9
一、问题描述
选择计算机高级程序语言之一—— C语言，运用恰当的词法分析技术线路，设计和实现其对应的词法分析器
提示：技术线路选择如下两种之一：
正则式→NFA→DFA→min DFA→程序设计
或正则文法→NFA→DFA→min DFA→程序设计。
要求：分析器输出结果存入到磁盘文件中，具有出错处理功能。
二、系统分析
编译原理涉及词法分析，语法分析，语义分析及优化设计等各方面。词法分析阶段是编译过程的第一个阶段，是编译的基础。这个阶段的任务是从左到右一个字符一个字符地读入源程序，即对构成源程序的字符流进行扫描然后根据构词规则识别单词(也称单词符号或符号)。词法分析程序实现这个任务。从左到右逐个字符对构成源程序的字符串进行扫描，依据词法规则，识别出一个一个的标记（token），把源程序变为等价的标记串序列。执行词法分析的程序称为词法分析器，也称为扫描器。本次实验，我选择用C++来实现这个词法分析器。
程序语言的单词符号一般分为以下六种：关键字、标识符、常量、运算符、界符、字符串
词法分析程序所输出的单词符号常常采用以下二元式表示：（单词种别，单词自身的值），单词的种别是语法分析所需要的信息，而单词自身的值是编译其他阶段需要的信息。
单词的种别可以用整数编码表示，比如标识符编码为 1，程序最后输出的形式应为：
关键字 int （2 ， int ）
标识符 t_val (1 , t_val)
常量 3.14e+2 (3 , 3.14e+2)
其中，本次实验设计的如下：
（1）关键字有34个：分别包括"char","int","short","long","signed","unsigned","float","double","const","void","volatile ","enum","struct","union","typedef","auto","extern","static","register","if","else","swit ch","case","default","while","do","for","break","continue","goto","return","sizeof","#in clude","#define"
前面32个是标准C的关键字，后两个是预编译的关键字。
（2）常量分为：小数，整数，浮点数，字符。本次实验中，设计了小数，整数和浮点数，但是都没有包含后面的U，L，UL等标识。而单个字符常量并没有考虑。也就是‘a’表示的并不是对应的数值。
（3）运算符和界符：本次实验设计的运算符和界符很多，基本将所有的运算符都设计进去了。其中包括 +,++,+=, -,-=,->,--, *,*=, /,/=,[,],
<,<=, > , >= ,=,==,>>,>>=,<<,<<=,!=,&,&&,&=,~,|,||,|=,%,%=, ,;
但是还是有个别的运算符没有设计进去，比如？：，这是个三目的运算符，设计起来估计很麻烦，所以就没设计，还有就是强制类型转换（类型），取地址&，指针*，指针的.运算都没有很好的设计思考，都是直接忽略了。
（4）字符串：实验中并没有考虑字符串的读写，直接将他设计成了标识符
（5）标识符：除了上述说的，还有就是一些不该出现的符号，比如`@#$等，剩下的基本上都是标识符了。
利用该词法分析器完成对源程序字符串的词法分析。输出形式是源程序的单词符号二元式的代码，并保存到文件中。
根据以上的分类与分析，将该语言中的单词符号及种别编码如下表所示。
采用的技术路线是正则式→NFA→DFA→min DFA→程序设计
三、系统设计
l={a~z,A~Z};d={0~9};
1.关键字：关键字是最好识别的，他都是由字母组成，在程序中，只要写一个小程
序将设计的34个关键字保存在一个string类型的vector中，然后做一次循环，将字符串逐个与34个关键字对比，相同则取出对应的种别编码，存入事先设计好的
vector中。
本次设计中关键字有34个：分别包括
"char","int","short","long","signed","unsigned","float","double","const","void","vol atile","enum","struct","union","typedef","auto","extern","static","register","if","els e","switch","case","default","while","do","for","break","continue","goto","return","sizeof","#include","#define"
前面32个是标准C 的关键字，后两个是预编译的关键字。 2.
标识符：标识符的正规式为：(l|_)(l|d|_)*
对应的NFA 为：
实际应用到程序上的DFA 为：
其中，状态3中代表标识符。事实上，关键字是特殊的标识符，所以首先先将他们归为一类，之后再写程序将其区别，在这里就不画出图了。 3.
常量分为：小数，整数，浮点数，字符。本次实验中，设计了小数，整数和浮点
数，但是都没有包含后面的U ，L ，UL 等标识。而单个字符常量并没有考虑。也就是‘a ’表示的并不是对应的数值，而是将‘作为符号记录，而将字母a 当作了一个标识符，所以程序写的不是很到位，还有很多小细节上没有很好的处理。
而小数，整数，浮点数这三类我又将他归并后分为了无符号数和有符号数两类。在这里先给出无符号数的正规式和DFA 。至于有符号数，除了开始有符号外，之后的判断与无符号数是一致的，所以在这里不在重复的给出，到了+号和—号的时候再给出对应的判断。
无符号数正规式：d(d)*|(d(d)*|ε)(.d(d)*( ε|e(+|-|ε)d(d)*)|e(ε|+|-)d(d)*) 下面给出无符号数的DFA ：
解释一下上面图的终结状态：
状态5：表示整数，如123，78等
状态6：表示错误，包括以数字开头字母结尾的错误标识符，有多个小数点的数字，有多个E或e的数字等，这些都是词法错误。
状态10：表示小数，如12.34，7.1等
状态13：表示带有指数前面是小数的数，比如1.2e+12，2.34e14等
状态16：表示带有指数前面是整数的数，如：2e+12，4e11等
上述图中还省略了以小数点或字母e开头的DFA，但是这和上面所画的大同小异，所以在这里就不在重复的给出。画图确实比较麻烦。
至于有符号数，和上面的图实际上相差的也不多，就是在1号状态之前多了一个加号和减号的判断，这里也不再画出。
4.运算符和界符：本次实验设计的运算符和界符很多，基本将所有的运算符都设
计进去了。其中包括
+,++,+=, -,-=,->,--, *,*=,
/,/=,<,<=, > , >= ,=,==,>>,>>=,<<,<<=,!=,&,&&,&=,~,|,||,|=,%,%=,!
但是还是有个别的运算符没有设计进去，比如？：，这是个三目的运算符，设计起来很麻烦，没设计，还有就是强制类型转换（类型），取地址&，指针*，指针的.运算都没有很好的设计思考，都是直接忽略了。
而关于界符，由于没有深入的思考，直接就将下列符号当作一个界符，并没有去考虑他是否还有其余的作用，显得很是粗糙。以下九个符号，都是当作一般符号处理：” , : , … , [ , ] , { , } , ? , \ 。没有具体的去考虑单个字符如?a?表示的实际上是一个数，”0123asd”表示的是字符串（虽然没错，但是自己写的程序却会报错，因为将0123asd当成了一个错误的数字），\n表示的是换行符等等，都没有考虑，所以程序的功能很是简陋。
虽然设计的很简陋，但是除了一般的功能外，还是增加了一些功能的。对于C 语言中的两种注释，自己还是花了点功夫的。行注释//与段注释/* */都能识别出来，并将注释的内容屏蔽，而不保存到输出文件中去。
由于设计的粗糙性，事实上，这里的所有运算符与界符，在设计中所用到的DFA都是大同小异的，因为原理都是一模一样的，所以在这里就简单举几个比较典型的例子，既能说明问题，又不会显得理论不足。
上面设计了各种运算符和界符的处理，这里再介绍一下两种不同注释。
5.字符串：在本次实验设计中，并没有将字符串的设计设计出来，所以就不能对字
符串进行识别，所以没有这个功能，只能对符号”进行判断。
至此，整个实验的基本设计已经完成，由于这些图画的都很麻烦，在这里就不在综合的画一次。前面的表述应该是比较清楚的了。所有的细节都要通过编程来实现了。
四、系统实现
1.程序设计与具体实现：本次实验，我是用的C++语言写的，运用到了C++中自带的也是常用的一些类，如STRING，VECTOR，FSTREAM等。利用C++的好处是，数据结构的定义直接用VECTOR就行了，操作起来很方便，而利用STRING的功能，
也使程序中字符串的操作也可以简化一些。
下面是词法分析主程序的流程图：
下面给出简化了的扫描分析子程序的流程图：
2.实验运行截图：
1）成功运行截图：
从上面的截图中可以看出本次实验的基本任务是完成了。能够成功的完成词法的分类与辨认。其中，包括关键字（如int，void），标识符（如fa，a），各种常量（如
-10，1.2e+12），还有各类的终结符，还有就是两种注释都能成功的屏蔽，没有影响到正确的词法分析。
这里给出源文件及词法分析后的文件。
C语言源文件：
#include
{
int a[10];
int i=-10; //abc int y=1.2e+12;
/* a+b=c */ void fa(){};
char cha[11];
x+=y;
a->y==c;
while(i)i=i-1;
xyz++;
printf("abcdefg"); }
词法分析后的文件：<33 , "#include"> <67 , "<">
<40 , "stdio.h">
<66 , ">">
<10 , "void">
<40 , "main">
<56 , "(">
<57 , ")">
<60 , "{">
<2 , "int">
<40 , "a">
<58 , "[">
<50 , "10">
<59 , "]">
<2 , "int">
<40 , "i">
<51 , "=">
<50 , "-10">
<64 , ";">
<2 , "int">
<40 , "y">
<51 , "=">
<50 , "1.2e+12"> <64 , ";">
<10 , "void">
<40 , "fa">
<56 , "(">
<57 , ")">
<60 , "{">
<61 , "}">
<64 , ";">
<1 , "char">
<40 , "cha">
<58 , "[">
<50 , "11">
<59 , "]">
<64 , ";">
<40 , "x">
<85 , "+=">
<40 , "y">
<64 , ";">
<40 , "a">
<84 , "->">
<70 , "==">
<40 , "c">
<64 , ";">
<25 , "while">
<56 , "(">
<40 , "i">
<57 , ")">
<40 , "i">
<51 , "=">
<40 , "i">
<53 , "-">
<50 , "1">
<64 , ";">
<40 , "xyz">
<82 , "++">
<64 , ";">
<40 , "printf">
<56 , "(">
<92 , """>
<40 , "abcdefg">
<92 , """>
<57 , ")">
<64 , ";">
<61 , "}">
2.）这里再给出出现错误时的截图。本次程序设计，错误又分为两类，一种是出现了不该有的字符（如`与$）,还有一类就是错误的标识符或是错误的常量。
3.源代码
此处将源代码放到最后再给出，以便于后续的阅读。
五、系统评价
从前面的报告中，可以看出，本次实验的任务（完成一个词法分析器）是基本完成了。主要实现了以下的功能：
1）对C语言源程序，运用恰当的词法分析路线，将源程序通过分析器的分析将结果输出存入磁盘文件中；
程序最后输出的形式应为：
关键字 int （2 ，“ int”）
标识符 t_val (1 , “t_val”)
常量 3.14e+2 (3 , “3.14e+2”)
2）具有一定出错处理功能
虽然完成了这个实验的基本任务，但是从前面的分析中，也可以知道，本次实验在设计的过程中就是很粗糙的，期间忽略了很多问题，下面将问题都一一列出：
（1）设计程序时，关键字设计了34个：其中前面32个是标准C的关键字，后两个是预编译的关键字（这两个并不是标准的关键字）。其实标准的关键字还不止这么几个，这里就没有列出一些少见的关键字，这也不是很重要，写不写的意义都不是很大，所以就这样略过了。
（2）常量分为：小数，整数，浮点数，字符。本次实验中，设计了小数，整数和浮点数，但是都没有包含后面的U，L，UL等标识。而单个字符常量并没有考虑。也就是‘a’表示的并不是对应的数值。
在这里，我在设计的时候就是按无符号数和有符号数来区别的。首先设计的是无符号数，在上面的设计过程中，可以看到这是一个比较复杂的过程，在这种设计下，基本上所有的无符号数我都能识别并分类，但是，设计之前我并没有考虑到这些数的后面可以跟上一些U，L，UL等标识。当我考虑到时，我觉得更改设计会增加很多麻烦，所以直接就忽略了这种情况。对于点开头的数字以及e开头的数字我都是有设计的，但是在编写程序的时候就实现了前面一种，以至于以e开头的常量，在我的词法分析程序中，并不能识别。
而有符号数事实上就是在无符号数上增加一个+或-，有了前面设计的基础，这个设计就很好实现了，在本次实验中还是实现了。
剩下的就还有字符常量了。字符常量考虑的东西是很多的，比如?a?，表示的是一个常量，又如?\0?表示的也是常量，这种常量的多样性导致了设计困难。在此本次实验中，并不能实现相应的功能。
（3）运算符和界符：本次实验设计的运算符和界符很多，基本将所有的运算符都设计进去了。其中包括 +,++,+=, -,-=,->,--, *,*=, /,/=,[,],
<,<=, > , >= ,=,==,>>,>>=,<<,<<=,!=,&,&&,&=,~,|,||,|=,%,%=, ,;
但是还是有个别的运算符没有设计进去，比如？：，这是个三目的运算符，设计起来估计很麻烦，所以就没设计，还有就是强制类型转换（类型），取地址&，指针*，指针的.运算都没有很好的设计思考，都是直接忽略了。
而关于界符，由于没有深入的思考，直接就将下列符号当作一个界符，并没有去考虑他是否还有其余的作用，显得很是粗糙。以下九个符号，都是当作一般
符号处理：” , : , … , [ , ] , { , } , ? , \ 。没有具体的去考虑单个字符如?a?表示的实际上是一个数，”0123asd”表示的是字符串（虽然没错，但是自己写的程序却会报错，因为将0123asd当成了一个错误的数字），\n表示的是换行符等等，都没有考虑，所以程序的功能很是简陋。
虽然设计的很简陋，但是除了一般的功能外，还是增加了一些功能的。对于C语言中的两种注释，自己还是花了点功夫的。行注释//与段注释/* */都能识别出来，并将注释的内容屏蔽，而不保存到输出文件中去。这也是唯一一个不是亮点的亮点了。
（4）字符串：实验中并没有考虑字符串的读写，直接将他设计成了标识符（5）标识符：除了上述说的，还有就是一些不该出现的符号，比如`@#$等，剩下的基本上都是标识符了。
本次实验，在很大程度上，提高了自己对编译程序的理解。关于c++程序的设计，大多都是使用了相关类的自带函数功能。关于设计的思想，都是个人思考的观点。大致方向上不会出问题的，至于细节，自己也不知道是对是错。虽然程序写的漏洞百出，但是，值得高兴的是大致完成了程序的设计。根据自己的设计思路，程序的思想还是显而易见的。但是可读性估计不是很好，可修改性也很差，代码的编程不够简洁，这些都是实力问题。还需要很多的练习来提高自己。
词法分析器源代码#include
#include
#include
#include
/* 单词种别码*/
#define _CHAR 1
#define _INT 2
#define _SHORT 3
#define _LONG 4
#define _SIGNED 5
#define _UNSIGNED 6
#define _FLOAT 7
#define _DOUBLE 8
#define _CONST 9
#define _VOID 10
#define _VOLATILE 11
#define _ENUM 12
#define _STRUCT 13
#define _UNION 14
#define _TYPEDEF 15
#define _AUTO 16
#define _EXTERN 17
#define _STATIC 18
#define _REGISTER 19
#define _IF 20
#define _ELSE 21
#define _SWITCH 22
#define _CASE 23
#define _DEFAULT 24
#define _WHILE 25
#define _DO 26
#define _FOR 27
#define _BREAK 28
#define _CONTINUE 29
#define _GOTO 30
#define _RETURN 31
#define _SIZEOF 32
#define _INCLUDE 33
#define _DEFINE 34
/* 以上为关键字的种别码*/
#define _ID 40 //标识符
#define _NUM 50 //数
#define _AS 51 //=
#define _PLUS 52 //+
#define _SUB 53 //-
#define _TIMES 54 // *
#define _DIV 55 // /
编译原理实验报告实验名称：实验一编写词法分析程序 实验类型：验证型实验 指导教师：何中胜 专业班级：13软件四 姓名：丁越 学号： 电子邮箱： 实验地点：秋白楼B720 实验成绩： 日期：2016年3 月18 日
一、实验目的 通过设计、调试词法分析程序，实现从源程序中分出各种单词的方法；熟悉词法分析 程序所用的工具自动机，进一步理解自动机理论。掌握文法转换成自动机的技术及有穷自动机实现的方法。确定词法分析器的输出形式及标识符与关键字的区分方法。加深对课堂教学的理解；提高词法分析方法的实践能力。通过本实验，应达到以下目标： 1、掌握从源程序文件中读取有效字符的方法和产生源程序的内部表示文件的方法。 2、掌握词法分析的实现方法。 3、上机调试编出的词法分析程序。 二、实验过程 以编写PASCAL子集的词法分析程序为例 1.理论部分 （1）主程序设计考虑 主程序的说明部分为各种表格和变量安排空间。 数组 k为关键字表，每个数组元素存放一个关键字。采用定长的方式，较短的关键字 后面补空格。 P数组存放分界符。为了简单起见，分界符、算术运算符和关系运算符都放在 p表中 （编程时，还应建立算术运算符表和关系运算符表，并且各有类号），合并成一类。 id和ci数组分别存放标识符和常数。 instring数组为输入源程序的单词缓存。 outtoken记录为输出内部表示缓存。 还有一些为造表填表设置的变量。 主程序开始后，先以人工方式输入关键字，造 k表；再输入分界符等造p表。 主程序的工作部分设计成便于调试的循环结构。每个循环处理一个单词；接收键盘上 送来的一个单词；调用词法分析过程；输出每个单词的内部码。 ⑵词法分析过程考虑 将词法分析程序设计成独立一遍扫描源程序的结构。其流程图见图1-1。 图1-1 该过程取名为 lexical，它根据输入单词的第一个字符（有时还需读第二个字符），判断单词类，产生类号：以字符 k表示关键字；i表示标识符；c表示常数；p表示分界符；s表示运算符（编程时类号分别为 1，2，3，4，5）。 对于标识符和常数，需分别与标识符表和常数表中已登记的元素相比较，如表中已有 该元素，则记录其在表中的位置，如未出现过，将标识符按顺序填入数组id中，将常数 变为二进制形式存入数组中 ci中，并记录其在表中的位置。 lexical过程中嵌有两个小过程：一个名为getchar，其功能为从instring中按顺序取出一个字符，并将其指针pint加1；另一个名为error，当出现错误时，调用这个过程， 输出错误编号。 2.实践部分
编译原理实验--词法分析器 实验一词法分析器设计 【实验目的】 1(熟悉词法分析的基本原理，词法分析的过程以及词法分析中要注意的问题。 2(复习高级语言，进一步加强用高级语言来解决实际问题的能力。 3(通过完成词法分析程序，了解词法分析的过程。 【实验内容】 用C语言编写一个PL/0词法分析器，为语法语义分析提供单词，使之能把输入的字符 串形式的源程序分割成一个个单词符号传递给语法语义分析，并把分析结果(基本字， 运算符，标识符，常数以及界符)输出。 【实验流程图】
【实验步骤】 1(提取pl/0文件中基本字的源代码 while((ch=fgetc(stream))!='.') { int k=-1; char a[SIZE]; int s=0; while(ch>='a' && ch<='z'||ch>='A' && ch<='Z') { if(ch>='A' && ch<='Z') ch+=32; a[++k]=(char)ch; ch=fgetc(stream); } for(int m=0;m<=12&&k!=-1;m++) for(int n=0;n<=k;n++) {
if(a[n]==wsym[m][n]) ++s; else s=0; if(s==(strlen(wsym[m]))) {printf("%s\t",wsym[m]);m=14;n=k+1;} } 2(提取pl/0文件中标识符的源代码 while((ch=fgetc(stream))!='.') { int k=-1; char a[SIZE]=" "; int s=0; while(ch>='a' && ch<='z'||ch>='A' && ch<='Z') { if(ch>='A' && ch<='Z') ch+=32; a[++k]=(char)ch; ch=fgetc(stream); } for(int m=0;m<=12&&k!=-1;m++) for(int n=0;n<=k;n++) { if(a[n]==wsym[m][n]) ++s; else s=0; if(s==(strlen(wsym[m]))) {m=14;n=k+1;} } if(m==13) for(m=0;a[m]!=NULL;m++) printf("%c ",a[m]);
编译技术 班级网络0802 学号3080610052姓名叶晨舟 指导老师朱玉全2011年 7 月 4 日
一、目的 编译技术是理论与实践并重的课程，而其实验课要综合运用一、二年级所学的多门课程的内容，用来完成一个小型编译程序。从而巩固和加强对词法分析、语法分析、语义分析、代码生成和报错处理等理论的认识和理解；培养学生对完整系统的独立分析和设计的能力，进一步培养学生的独立编程能力。 二、任务及要求 基本要求： 1．词法分析器产生下述小语言的单词序列 这个小语言的所有的单词符号，以及它们的种别编码和内部值如下表： 单词符号种别编码助记符内码值 DIM IF DO STOP END 标识符 常数（整）= + * ** ， （ ）1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 $DIM $IF $DO $STOP $END $ID $INT $ASSIGN $PLUS $STAR $POWER $COMMA $LPAR $RPAR - - - - - - 内部字符串 标准二进形式 - - - - - - 对于这个小语言，有几点重要的限制： 首先，所有的关键字（如IF﹑WHILE等）都是“保留字”。所谓的保留字的意思是，用户不得使用它们作为自己定义的标示符。例如，下面的写法是绝对禁止的： IF（5）=x 其次，由于把关键字作为保留字，故可以把关键字作为一类特殊标示符来处理。也就是说，对于关键字不专设对应的转换图。但把它们（及其种别编码）预先安排在一张表格中（此表叫作保留字表）。当转换图识别出一个标识符时，就去查对这张表，确定它是否为一个关键字。 再次，如果关键字、标识符和常数之间没有确定的运算符或界符作间隔，则必须至少用一个空白符作间隔（此时，空白符不再是完全没有意义的了）。例如，一个条件语句应写为
词法分析器实验报告 一、实验目的 选择一种编程语言实现简单的词法分析程序，设计、编制并调试一个词法分析程序，加深对词法分析原理的理解。 二、实验要求 待分析的简单的词法 （1）关键字： begin if then while do end 所有的关键字都是小写。 （2）运算符和界符 ： = + - * / < <= <> > >= = ; ( ) # （3）其他单词是标识符（ID）和整型常数（SUM），通过以下正规式定义： ID = letter (letter | digit)* NUM = digit digit* （4）空格有空白、制表符和换行符组成。空格一般用来分隔ID、SUM、运算符、界符和关键字，词法分析阶段通常被忽略。 各种单词符号对应的种别码： 表各种单词符号对应的种别码 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。 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。 例如：对源程序begin x:=9: if x>9 then x:=2*x+1/3; end #的源文件，经过词法分析后输出如下序列： (1,begin)(10,x)(18,:=)(11,9)(26,;)(2,if)…… 三、词法分析程序的算法思想： 算法的基本任务是从字符串表示的源程序中识别出具有独立意义的单词符号，其基本思想是根
据扫描到单词符号的第一个字符的种类，拼出相应的单词符号。 主程序示意图： 主程序示意图如图3-1所示。其中初始包括以下两个方面： ⑴关键字表的初值。 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（称为关键字表），当扫描程序识别出标识符时，查关键字表。如能查到匹配的单词，则该单词为关键字，否则为一般标识符。关键字表为一个字符串数组，其描述如下： Char *rwtab[6] = {“begin”, “if”, “then”, “while”, “do”, “end”,}; 图3-1 （2）程序中需要用到的主要变量为syn,token和sum 扫描子程序的算法思想： 首先设置3个变量：①token用来存放构成单词符号的字符串；②sum用来整型单词；③syn 用来存放单词符号的种别码。扫描子程序主要部分流程如图3-2所示。
编译技术实验报告 实验题目：词法分析 学院：信息学院 专业：计算机科学与技术学号： 姓名：
一、实验目的 (1)理解词法分析的功能； (2)理解词法分析的实现方法； 二、实验内容 PL0的文法如下 …< >?为非终结符。 …::=? 该符号的左部由右部定义，可读作“定义为”。 …|? 表示…或?，为左部可由多个右部定义。 …{ }? 表示花括号内的语法成分可以重复。在不加上下界时可重复0到任意次 数，有上下界时可重复次数的限制。 …[ ]? 表示方括号内的成分为任选项。 …( )? 表示圆括号内的成分优先。 上述符号为“元符号”，文法用上述符号作为文法符号时需要用引号…?括起。 〈程序〉∷=〈分程序〉． 〈分程序〉∷= [〈变量说明部分〉][〈过程说明部分〉]〈语句〉 〈变量说明部分〉∷=V AR〈标识符〉{，〈标识符〉}：INTEGER； 〈无符号整数〉∷=〈数字〉{〈数字〉} 〈标识符〉∷=〈字母〉{〈字母〉|〈数字〉} 〈过程说明部分〉∷=〈过程首部〉〈分程序〉{；〈过程说明部分〉}； 〈过程首部〉∷=PROCEDURE〈标识符〉； 〈语句〉∷=〈赋值语句〉|〈条件语句〉|〈过程调用语句〉|〈读语句〉|〈写语句〉|〈复合语句〉|〈空〉 〈赋值语句〉∷=〈标识符〉∶=〈表达式〉 〈复合语句〉∷=BEGIN〈语句〉{；〈语句〉}END 〈条件〉∷=〈表达式〉〈关系运算符〉〈表达式〉 〈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〉∷=<>|=|<|<=|>|>= 〈条件语句〉∷=IF〈条件〉THEN〈语句〉 〈字母〉∷=a|b|…|X|Y|Z 〈数字〉∷=0|1|2|…|8|9 实现PL0的词法分析
编译原理实验报告 班级 姓名： 学号： 自我评定：
实验一词法分析程序实现 一、实验目的与要求 通过编写和调试一个词法分析程序，掌握在对程序设计语言的源程序进行扫描的过程中，将字符形式的源程序流转化为一个由各类单词符号组成的流的词法分析方法。 二、实验内容 根据教学要求并结合学生自己的兴趣和具体情况，从具有代表性的高级程序设计语言的各类典型单词中，选取一个适当大小的子集。例如，可以完成无符号常数这一类典型单词的识别后，再完成一个尽可能兼顾到各种常数、关键字、标识符和各种运算符的扫描器的设计和实现。 输入：由符合或不符合所规定的单词类别结构的各类单词组成的源程序。 输出：把单词的字符形式的表示翻译成编译器的内部表示，即确定单词串的输出形式。例如，所输出的每一单词均按形如（CLASS，VALUE）的二元式编码。对于变量和常数，CLASS字段为相应的类别码；VALUE字段则是该标识符、常数的具体值或在其符号表中登记项的序号（要求在变量名表登记项中存放该标识符的字符串；常数表登记项中则存放该常数的二进制形式）。对于关键字和运算符，采用一词一类的编码形式；由于采用一词一类的编码方式，所以仅需在二元式的CLASS字段上放置相应的单词的类别码，VALUE字段则为“空”。另外，为便于查看由词法分析程序所输出的单词串，要求在CLASS字段上放置单词类别的助记符。 三、实现方法与环境 词法分析是编译程序的第一个处理阶段，可以通过两种途径来构造词法分析程序。其一是根据对语言中各类单词的某种描述或定义（如BNF），用手工的方式（例如可用C语言）构造词法分析程序。一般地，可以根据文法或状态转换图构造相应的状态矩阵，该状态矩阵同控制程序便组成了编译器的词法分析程序；也可以根据文法或状态转换图直接编写词法分析程序。构造词法分析程序的另外一种途径是所谓的词法分析程序的自动生成，即首先用正规式对语言中的各类单词符号进行词型描述，并分别指出在识别单词时，词法分析程序所应进行的语义处理工作，然后由一个所谓词法分析程序的构造程序对上述信息进行加工。如美国BELL实验室研制的LEX就是一个被广泛使用的词法分析程序的自动生成工具。 总的来说，开发一种新语言时，由于它的单词符号在不停地修改，采用LEX等工具生成的词法分析程序比较易于修改和维护。一旦一种语言确定了，则采用手工编写词法分析程序效率更高。 四、实验设计 1）题目1：试用手工编码方式构造识别以下给定单词的某一语言的词法分析程序。 语言中具有的单词包括五个有代表性的关键字begin、end、if、then、else；标识符；整型常数；六种关系运算符；一个赋值符和四个算术运算符。参考实现方法简述如下。 单词的分类：构造上述语言中的各类单词符号及其分类码表。 表I 语言中的各类单词符号及其分类码表 单词符号类别编码类别码的助记符单词值
词法分析 三、词法分析程序的算法思想： 算法的基本任务是从字符串表示的源程序中识别出具有独立意义的单词符号，其基本思想是根据扫描到单词符号的第一个字符的种类，拼出相应的单词符号。 3.1 主程序示意图： 扫描子程序主要部分流程图 其他
词法分析程序的C语言程序源代码： // 词法分析函数: void scan() // 数据传递: 形参fp接收指向文本文件头的文件指针； // 全局变量buffer与line对应保存源文件字符及其行号，char_num保存字符总数。 void scan() { char ch; int flag,j=0,i=-1; while(!feof(fp1)) { ch=fgetc(fp1); flag=judge(ch); printf("%c",ch);//显示打开的文件 if(flag==1||flag==2||flag==3) {i++;buffer[i]=ch;line[i]=row;} else if(flag==4) {i++;buffer[i]='?';line[i]=row;} else if(flag==5) {i++;buffer[i]='~';row++;} else if(flag==7) continue; else cout<<"\n请注意，第"< 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 理工大学信息工程与自动化学院学生实验报告 （2012 —2013学年第一学期） 一、实验目的及容 编译技术是理论与实践并重的课程，而其实验课要综合运用所学的多门课程的容，用来完成一个小型编译程序。从而巩固和加强对词法分析、语法分析、语义分析、代码生成和报错处理等理论的认识和理解；培养学生对完整系统的独立分析和设计的能力，进一步培养学生的独立编程能力。 调试并完成一个词法分析程序，加深对词法分析原理的理解。 二、实验原理及基本技术路线图（框原理图或程序流程图） 1、待分析的简单语言的词法 （1）关键字： begin if then while do end 所有关键字都是小写。 （2）运算符和界符： := + –* / < <= <> > >= = ; ( ) # （3）其他单词是标识符（ID）和整型常数（NUM），通过以下正规式定义：ID=letter（letter| digit）* NUM=digit digit * （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码 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。 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。 二、所用仪器、材料（设备名称、型号、规格等或使用软件） 1台PC以及VISUAL C++6.0软件。 三、实验法、步骤（或：程序代码或操作过程） （1）程序代码： #include 本代码只供学习参考： 词法分析源代码： #include 学年第学期《编译原理》实验报告 学院（系）：计算机科学与工程学院 班级：11303070A 学号：11303070*** 姓名：无名氏 指导教师：保密式 时间：2016 年7 月 目录 1．实验目的 (1) 2．实验内容及要求 (1) 3．实验方案设计 (1) 3.1 编译系统原理介绍 (1) 3.1.1 编译程序介绍 (2) 3.1.2 对所写编译程序的源语言的描述 (2) 3.2 词法分析程序的设计 (3) 3.3 语法分析程序设计 (4) 3.4 语义分析和中间代码生成程序的设计 (4) 4. 结果及测试分析 (4) 4.1软件运行环境及限制 (4) 4.2测试数据说明 (5) 4.3运行结果及功能说明 (5) 5．总结及心得体会 (7) 1．实验目的 根据Sample语言或者自定义的某种语言，设计该语言的编译前端。包括词法分析，语法分析、语义分析及中间代码生成部分。 2．实验内容及要求 （1）词法分析器 输入源程序，输出对应的token表，符号表和词法错误信息。按规则拼单词，并转换成二元形式；滤掉空白符，跳过注释、换行符及一些无用的符号；进行行列计数，用于指出出错的行列号，并复制出错部分；列表打印源程序；发现并定位词法错误； （2）语法分析器 输入token串，通过语法分析，寻找其中的语法错误。要求能实现Sample 语言或自定义语言中几种最常见的、基本的语法单位的分析：算术表达式、布尔表达式、赋值语句、if语句、for语句、while语句、do while语句等。 （3）语义分析和中间代码生成 输入token串，进行语义分析，修改符号表，寻找其中的语义错误，并生 成中间代码。要求能实现Sample语言或自定义语言中几种最常见的、基本的语法单位的分析：算术表达式、布尔表达式、赋值语句、if语句、for语句、while 语句、do while语句等。 实验要求：功能相对完善，有输入、输出描述，有测试数据，并介绍不足。3．实验方案设计 3.1 编译系统原理介绍 编译器逐行扫描高级语言程序源程序，编译的过程如下： (1).词法分析 识别关键字、字面量、标识符(变量名、数据名)、运算符、注释行(给人看的，一般不处理)、特殊符号(续行、语句结束、数组)等六类符号，分别归类等待处理。 (2).语法分析 一个语句看作一串记号(Token)流，由语法分析器进行处理。按照语言的文法检查判定是否是合乎语法的句子。如果是合法句子就以内部格式保存，否则报错。直至检查完整个程序。 (3).语义分析 语义分析器对各句子的语法做检查：运算符两边类型是否相兼容；该做哪些类型转换(例如，实数向整数赋值要"取整")；控制转移是否到不该去的地方；是 词法分析 一、实验目的 设计、编制并调试一个词法分析程序，加深对词法分析原理的理解。 二、实验要求 2.1 待分析的简单的词法 （1）关键字： begin if then while do end 所有的关键字都是小写。 （2）运算符和界符 ： = + - * / < <= <> > >= = ; ( ) # （3）其他单词是标识符（ID）和整型常数（SUM），通过以下正规式定义： ID = letter (letter | digit)* NUM = digit digit* （4）空格有空白、制表符和换行符组成。空格一般用来分隔ID、SUM、运算符、界符和关键字，词法分析阶段通常被忽略。 2.2 各种单词符号对应的种别码： 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。 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。 例如：对源程序begin x:=9: if x>9 then x:=2*x+1/3; end #的源文件，经过词法分析后输出如下序列： (1,begin)(10,x)(18,:=)(11,9)(26,;)(2,if)…… 三、词法分析程序的算法思想： 算法的基本任务是从字符串表示的源程序中识别出具有独立意义的单词符号，其基本思想是根据扫描到单词符号的第一个字符的种类，拼出相应的单词符号。 3.1 主程序示意图： 主程序示意图如图3-1所示。其中初始包括以下两个方面： ⑴关键字表的初值。 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（称为关键字表），当扫描程序识别出标识符时，查关键字表。如能查到匹配的单词，则该单词为关键字，否则为一般标识符。关键字表为一个字符串数组，其描述如下： Char *rwtab[6] = {“begin”, “if”, “then”, “while”, “do”, “end”,}; 图3-1 （2）程序中需要用到的主要变量为syn,token和sum 3.2 扫描子程序的算法思想： 首先设置3个变量：①token用来存放构成单词符号的字符串；②sum用来整型单词；③syn用来存放单词符号的种别码。扫描子程序主要部分流程如图3-2所示。 实验2 词法分析程序的设计 一、实验目的 掌握计算机语言的词法分析程序的开发方法。 二、实验内容 编制一个能够分析三种整数、标识符、主要运算符和主要关键字的词法分析程序。 三、实验要求 1、根据以下的正规式，编制正规文法，画出状态图； 标识符<字母>(<字母>|<数字字符>)* 十进制整数0 | (（1|2|3|4|5|6|7|8|9）（0|1|2|3|4|5|6|7|8|9）*) 八进制整数0（1|2|3|4|5|6|7）（0|1|2|3|4|5|6|7）* 十六进制整数0x（0|1|2|3|4|5|6|7|8|9|a|b|c|d|e|f）（0|1|2|3|4|5|6|7|8|9|a|b|c|d|e|f）* 运算符和界符+ - * / > < = ( ) ； 关键字if then else while do 2、根据状态图，设计词法分析函数int scan( )，完成以下功能： 1）从文本文件中读入测试源代码，根据状态转换图，分析出一个单词， 2）以二元式形式输出单词<单词种类，单词属性> 其中单词种类用整数表示： 0：标识符 1：十进制整数 2：八进制整数 3：十六进制整数 运算符和界符，关键字采用一字一符，不编码 其中单词属性表示如下： 标识符，整数由于采用一类一符，属性用单词表示 运算符和界符，关键字采用一字一符，属性为空 3、编写测试程序，反复调用函数scan( )，输出单词种别和属性。 四、实验环境 PC微机 DOS操作系统或Windows 操作系统 Turbo C 程序集成环境或Visual C++ 程序集成环境 五、实验步骤 1、根据正规式，画出状态转换图； 编译原理实验报告 课程：编译原理 系别：计算机系 班级：11网络 姓名：王佳明 学号：110912049 教师：刘老师 实验小组：第二组 1 实验一熟悉C程序开发环境、进行简单程序的调试 实验目的： 1、初步了解vc++6.0环境； 2、熟悉掌握调试c程序的步骤： 实验内容： 1、输入下列程序，练习Turbo C 程序的编辑、编译、运行。 #include 实验二词法分析器 一、实验目的： 设计、编制、调试一个词法分析子程序－识别单词，加深对词法分析原理的理解。 二、实验要求： 1.对给定的程序通过词法分析器弄够识别一个个单词符号，并以二元式(单词种别码，单词符号的属性值)显示。而本程序则是通过对给定路径的文件的分析后以单词符号和文字提示显示。 2.本程序自行规定： (1)关键字"begin","end","if","then","else","while","write","read", "do", "call","const","char","until","procedure","repeat" (2)运算符："+","-","*","/","=" (3)界符："{","}","[","]",";",",",".","(",")",":" (4)其他标记如字符串，表示以字母开头的标识符。 (5)空格、回车、换行符跳过。 在屏幕上显示如下： ( 1 , 无符号整数) ( begin , 关键字) ( if , 关键字) ( +, 运算符) ( ；, 界符) ( a , 普通标识符) 三、使用环境： Windows下的visual c++6.0; 四、调试程序： 1.举例说明文件位置：f：、、11.txt目标程序如下： begin x:=9 if x>0 then x:=x+1; while a:=0 do 3 编译原理实验报告 实验一 一、实验名称：词法分析器的设计 二、实验目的：1，词法分析器能够识别简单语言的单词符号 2，识别出并输出简单语言的基本字.标示符.无符号整数.运算符.和界符。 三、实验要求：给出一个简单语言单词符号的种别编码词法分析器 四、实验原理： 1、词法分析程序的算法思想 算法的基本任务是从字符串表示的源程序中识别出具有独立意义的单词符号，其基本思想是根据扫描到单词符号的第一个字符的种类，拼出相应的单词符号。 2、程序流程图 （1 （2）扫描子程序 3 五、实验内容： 1、实验分析 编写程序时，先定义几个全局变量a[]、token[]（均为字符串数组),c,s( char型)，i,j,k（int型），a[]用来存放输入的字符串，token[]另一个则用来帮助识别单词符号，s用来表示正在分析的字符。字符串输入之后，逐个分析输入字符，判断其是否‘#’，若是表示字符串输入分析完毕，结束分析程序，若否则通过int digit(char c)、int letter(char c)判断其是数字，字符还是算术符,分别为用以判断数字或字符的情况，算术符的判断可以在switch语句中进行，还要通过函数int lookup(char token[])来判断标识符和保留字。 2 实验词法分析器源程序： #include 实验一词法分析程序实现 一、实验目得与要求 通过编写与调试一个词法分析程序,掌握在对程序设计语言得源程序进行扫描得过程中,将字符流形式得源程序转化为一个由各类单词符号组成得流得词法分析方法 二、实验内容 基本实验题目：若某一程序设计语言中得单词包括五个关键字begｉｎ、end、if、then、elsｅ；标识符；无符号常数；六种关系运算符；一个赋值符与四个算术运算符，试构造能识别这些单词得词法分析程序（各类单词得分类码参见表Ｉ）。 表Ｉ语言中得各类单词符号及其分类码表 输入:由符合与不符合所规定得单词类别结构得各类单词组成得源程序文件。 输出：把所识别出得每一单词均按形如(CLASS，VＡLUE）得二元式形式输出,并将结果放到某个文件中。对于标识符与无符号常数，CＬASS字段为相应得类别码得助记符;V AL ＵＥ字段则就是该标识符、常数得具体值；对于关键字与运算符,采用一词一类得编码形式，仅需在二元式得CLASS字段上放置相应单词得类别码得助记符，V ALUE字段则为“空". 三、实现方法与环境 词法分析就是编译程序得第一个处理阶段，可以通过两种途径来构造词法分析程序.其一就是根据对语言中各类单词得某种描述或定义(如BＮF)，用手工得方式（例如可用Ｃ语言)构造词法分析程序。一般地,可以根据文法或状态转换图构造相应得状态矩阵,该状态矩阵连同控制程序一起便组成了编译器得词法分析程序;也可以根据文法或状态转换图直接编写词法分析程序。构造词法分析程序得另外一种途径就是所谓得词法分析程序得自动生成，即首先用正规式对语言中得各类单词符号进行词型描述,并分别指出在识别单词时,词法分析程 编译原理实验 词 法 分 析 程 序 实验一：词法分析程序 1、实验目的 从左至右逐个字符的对源程序进行扫描，产生一个个单词符号，把字符串形式的源程序改造成单词符号形式的中间程序。 2、实验内容 表C语言子集的单词符号及内码值 单词符号种别编码助记符内码值 while 1 while -- if 2 if -- else 3 else -- switch 4 switch -- case 5 case -- 标识符 6 id id在符号表中的位置 常数7 num num在常数表中的位置 + 8 + -- - 9 - -- * 10 * -- <= 11 relop LE < 11 relop LT == 11 relop LQ = 12 = -- ; 13 ; -- 输入源程序如下 if a==1 a=a+1; else a=a+2; 输出对应的单词符号形式的中间程序 3、实验过程 实验上机程序如下： #include "stdio.h" #include "string.h" int i,j,k; char s ,a[20],token[20]; int letter() { if((s>=97)&&(s<=122))return 1; else return 0; } int Digit() {if((s>=48)&&(s<=57))return 1; else return 0; } void get() { s=a[i]; i=i+1; } void retract() {i=i-1;} int lookup() { if(strcmp(token, "while")==0) return 1; else if(strcmp(token, "if")==0) return 2; else if(strcmp(token,"else")==0) return 3; else if(strcmp(token,"switch")==0) return 4; else if(strcmp(token,"case")==0) return 5; else return 0; } void main() { printf("please input you source program,end('#'):\n"); i=0; do { i=i+1; scanf("%c",&a[i]); }while(a[i]!='#'); i=1; memset(token,0,sizeof(char)*10); j=0; get(); while(s!='#') { if(s==' '||s==10||s==13) get(); else { switch(s) 《编译原理》实验报告软件131 陈万全132852 一、需求分析 通过对一个常用高级程序设计语言的简单语言子集编译系统中词法分析、语法分析、语义处理模块的设计、开发，掌握实际编译系统的核心结构、工作流程及其实现技术，获得分析、设计、实现编译程序等方面的实际操作能力，增强设计、编写和调试程序的能力。 通过开源编译器分析、编译过程可视化等扩展实验，促进学生增强复杂系统分析、设计和实现能力，鼓励学生创新意识和能力。 1、词法分析程序设计与实现 假定一种高级程序设计语言中的单词主要包括五个关键字begin、end、if、then、else；标识符；无符号常数；六种关系运算符；一个赋值符和四个算术运算符，试构造能识别这些单词的词法分析程序。 输入：由符合和不符合所规定的单词类别结构的各类单词组成的源程序文件。 输出：把所识别出的每一单词均按形如（CLASS，VALUE）的二元式形式输出，并将结果放到某个文件中。对于标识符和无符号常数，CLASS字段为相应的类别码的助记符；VALUE字段则是该标识符、常数的具体值；对于关键字和运算符，采用一词一类的编码形式，仅需在二元式的CLASS字段上放置相应单词的类别码的助记符，VALUE字段则为“空”。 2、语法分析程序设计与实现 选择对各种常见高级程序设计语言都较为通用的语法结构——算术表达式的 一个简化子集——作为分析对象，根据如下描述其语法结构的BNF定义G2[<算术表达式>]，任选一种学过的语法分析方法，针对运算对象为无符号常数和变量的四则运算，设计并实现一个语法分析程序。 G2[<算术表达式>]： <算术表达式>→<项> | <算术表达式>+<项> | <算术表达式>-<项> <项>→<因式>|<项>*<因式>|<项>/<因式> <因式>→<运算对象> | (<算术表达式>) 若将语法范畴<算术表达式>、<项>、<因式>和<运算对象>分别用E、T、F和i 代表，则G2可写成： G2[E]：E → T | E+T | E-T T → F | T*F | T/F F → i | (E) 输入：由实验一输出的单词串，例如：UCON，PL，UCON，MU，ID······输出：若输入源程序中的符号串是给定文法的句子，则输出“RIGHT”，并且给出每一步分析过程；若不是句子，即输入串有错误，则输出“ERROR”，并且显示分析至此所得的中间结果，如分析栈、符号栈中的信息等，以及必要的出错说明信息。 3、语义分析程序设计与实现 对文法G2[<算术表达式>]中的产生式添加语义处理子程序，完成运算对象是简单变量（标识符）和无符号数的四则运算的计值处理，将输入的四则运算转换为四元式形式的中间代码。 输入：包含测试用例（由标识符、无符号数和+、?、*、/、(、)构成的算术表达式）的源程序文件。 输出：将源程序转换为中间代码形式表示，并将中间代码序列输出到文件中。 若源程序中有错误，应指出错误信息 二、设计思路 1、词法分析程序设计与实现 1)单词分类 为了编程的实现。我们假定要编译的语言中，全部关键字都是保留字，程序员不得将它们作为源程序中的标识符；作了这些限制以后，就可以把关键字和标识符的识别统一进行处理。即每当开始识别一个单词时，若扫视到的第一个字符为字母，则把后续输入的字母或数字字符依次进行拼接，直至扫视到非字母、数字字符为止，以期获得一个尽可能长的字母数字字符串，然后以此字符串查所谓保留字表（此保留字表要事先造好），若查到此字符串，则取出相应的类别码；反之，则表明该字符串应为一标识符。实验1-3-《编译原理》词法分析程序设计方案
编译原理实验报告一 简单样本语言的词法分析器
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编译原理实验报告2词法分析程序的设计
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