编译原理词法分析器语法分析课程设计

编译原理课程设计说明书题目：编译器原型设计与开发院（系）：计算机科学与工程学院专业：计算机科学与技术目录1 引言 (1)1.1 设计概述 (1)1.2 设计目标 (2)1.3 小组分工 (3)2 开发过程 (3)2.1 词法分析 (3)2.1.1 消除白空格以及注释 (3)2.1.2 词法分析 (6)2.2 .语法分析 (8)2.2.1 递归下降手工编码 (8)2.2.2 first集合的计算 (8)2.2.3 左递归消除 (9)2.2.4 selection表自动生成 (10)2.2.5 LL(1)手工编码 (11)2.3 语义分析 (11)2.3.1 表达式求值LR(1) (11)2.3.2 四元式 (13)3 测试过程 (14)4 总结 (19)5 参考文献 (20)6 代码附录 (20)1引言编译程序是现代计算机系统的基本组成部分之一，而且多数计算机系统都配有不止一个高级语言的编译程序，对有些高级语言甚至配置了几个不同性能的编译程序。

从功能上看，一个编译程序就是一个语言翻译程序。

语言翻译程序把一种语言（称作源语言）书写的程序翻译成另一种语言（称作目标语言）的等价程序。

一个编译程序的重要性体现在它使得多数计算机用户不必考虑与机器有关的繁琐细节，使程序员和程序设计专家独立于机器，这对于当今机器的数量和种类持续不断地增长的年代尤为重要。

编译程序完成从源程序到目标程序的翻译工作，是一个复杂的整体的过程。

将编译过程划分成词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成六个阶段。

1.1设计概述编译原理程序结构框图词法分析词法分析是编译过程的第一个阶段。

这个阶段的任务是从左到右有一个字符一个字符地读入源程序，对构成源程序的字符流进行扫描和分解，从而识别出一个个单词（也称单词符号或符号）。

这里所谓的单词是指逻辑上紧密相连的一组字符，这些字符基友具体含义。

比如标识符是由字母字符开头，后跟字母、数字字符的字符序列组成的一种单词。

编译原理实验报告一、实验目的本次编译原理实验的主要目的是通过实践加深对编译原理中词法分析、语法分析、语义分析和代码生成等关键环节的理解，并提高实际动手能力和问题解决能力。

二、实验环境本次实验使用的编程语言为 C/C+＋，开发工具为 Visual Studio 2019，操作系统为 Windows 10。

三、实验内容（一）词法分析器的设计与实现词法分析是编译过程的第一个阶段，其任务是从输入的源程序中识别出一个个具有独立意义的单词符号。

在本次实验中，我们使用有限自动机的理论来设计词法分析器。

首先，我们定义了单词的种类，包括关键字、标识符、常量、运算符和分隔符等。

然后，根据这些定义，构建了相应的状态转换图，并将其转换为程序代码。

在实现过程中，我们使用了字符扫描和状态转移的方法，逐步读取输入的字符，判断其所属的单词类型，并将其输出。

（二）语法分析器的设计与实现语法分析是编译过程的核心环节之一，其任务是在词法分析的基础上，根据给定的语法规则，判断输入的单词序列是否构成一个合法的句子。

在本次实验中，我们采用了自顶向下的递归下降分析法来实现语法分析器。

首先，我们根据给定的语法规则，编写了相应的递归函数。

每个函数对应一种语法结构，通过对输入单词的判断和递归调用，来确定语法的正确性。

在实现过程中，我们遇到了一些语法歧义的问题，通过仔细分析语法规则和调整函数的实现逻辑，最终解决了这些问题。

（三）语义分析与中间代码生成语义分析的任务是对语法分析所产生的语法树进行语义检查，并生成中间代码。

在本次实验中，我们使用了四元式作为中间代码的表示形式。

在语义分析过程中，我们检查了变量的定义和使用是否合法，类型是否匹配等问题。

同时，根据语法树的结构，生成相应的四元式中间代码。

（四）代码优化代码优化的目的是提高生成代码的质量和效率。

在本次实验中，我们实现了一些基本的代码优化算法，如常量折叠、公共子表达式消除等。

通过对中间代码进行分析和转换，减少了代码的冗余和计算量，提高了代码的执行效率。

#include<cstdio>#include<iostream>#include<cstdlib>#include<fstream>#include<string>#include<cmath>using namespace std;/*********************下面是一些重要数据结构的声明***************************/struct token//词法token结构体{int code;//编码int num;//递增编号token *next;};token *token_head,*token_tail;//token队列struct str//词法string结构体{int num;//编号string word;//字符串内容str *next;};str *string_head,*string_tail;//string队列struct ivan//语法产生式结构体{char left;//产生式的左部string right;//产生式的右部int len;//产生式右部的长度};ivan css[20];//语法20个产生式struct pank//语法action表结构体{char sr;//移进或归约int state;//转到的状态编号};pank action[46][18];//action表int go_to[46][11];//语法go_to表struct ike//语法分析栈结构体，双链{ike *pre;int num;//状态int word;//符号编码ike *next;};ike *stack_head,*stack_tail;//分析栈首尾指针struct L//语义四元式的数据结构{int k;string op;//操作符string op1;//操作数string op2;//操作数string result;//结果L *next;//语义四元式向后指针L *Ltrue;//回填true链向前指针L *Lfalse;//回填false链向前指针};L *L_four_head,*L_four_tail,*L_true_head,*L_false_head;//四元式链，true链，false链struct symb//语义输入时符号表{string word;//变量名称int addr;//变量地址symb *next;};symb *symb_head,*symb_tail;//语义符号链表/*********************下面是与词法分析相关的一些函数的声明***************************/void scan();//按字符读取源文件void cifa_main();//词法分析主程序int judge(char ch);//判断输入字符的类型void out1(char ch);//写入token.txtvoid out3(char ch,string word);//写入string.txtvoid input1(token *temp);//插入结点到队列tokenvoid input3(str *temp);//插入结点到队列stringvoid output();//输出三个队列的内容void outfile();//输出三个队列的内容到相应文件中/*********************下面是与语法分析相关的一些函数的声明***************************/void yufa_main();//语法分析主程序void yufa_initialize();//初始化语法分析数据结构int yufa_SLR1(int a);//语法分析主体部分int ID1(int a);//给输入字符编号，转化成action表列编号string ID10(int i);//给输入字符反编号int ID2(char ch);//给非终结状态编号，转化成go_to表列编号int ID20(char ch);//给非终结状态编号char ID21(int j);//给非终结状态反编号void add(ike *temp);//给ike分析栈链表增加一个结点void del();//给ike分析栈链表删除一个结点/*********************下面是与语义分析相关的一些函数的声明***************************/void yuyi_main(int m);//语义分析主程序void add_L_four(L *temp);//向四元式链中加一个结点void add_L_true(L *temp);//向true链中加一个结点void add_L_false(L *temp);//向false链中加一个结点void add_symb(symb *temp);//向语义符号表链中加一个结点void output_yuyi();//输出中间代码四元式和最后符号表string newop(int m);//把数字变成字符串string id_numtoname(int num);//把编号转换成相应的变量名int lookup(string m);//变量声明检查/*********************下面是一些全局变量的声明***************************/FILE *fp;//文件指针int wordcount;//标志符计数int err;//标志词法分析结果正确或错误int nl;//读取行数int yuyi_linshi;//语义临时变量string E_name,T_name,F_name,M_name,id_name,id1_name,id2_name,errword;//用于归约时名称传递和未声明变量的输出int id_num,id1_num,id2_num,id_left,id_while,id_then,id_do;//用于记录一些特殊的字符位置信息/****************************主程序开始**************************/int main(){cout<<"************************"<<endl;cout<<"* 说明：*"<<endl;cout<<"* 第一部分：词法分析*"<<endl;cout<<"* 第二部分：语法分析*"<<endl;cout<<"* 第三部分：语义分析*"<<endl;cout<<"************************"<<endl;cifa_main();//词法yufa_main();//语法output_yuyi();//语义cout<<endl;system("pause");return(0);}/****************************以上是主程序，以下是词法**************************/void cifa_main(){token_head=new token;token_head->next=NULL;token_tail=new token;token_tail->next=NULL;string_head=new str;string_head->next=NULL;string_tail=new str;string_tail->next=NULL;//初始化三个队列的首尾指针L_four_head=new L;L_four_head->next=NULL;L_four_tail=new L;L_four_tail->k=0;L_four_tail->next=NULL;L_true_head=new L;L_true_head->Ltrue=NULL;L_false_head=new L;L_false_head->Lfalse=NULL;symb_head=new symb;symb_head->next=NULL;symb_tail=new symb;symb_tail->next=NULL;yuyi_linshi=-1;id_num=0;wordcount=0;//初始化字符计数器err=0;//初始化词法分析错误标志nl=1;//初始化读取行数scan();if(err==0){char m;output();cout<<"词法分析正确完成!"<<endl<<endl<<"如果将结果保存到文件中请输入y ，否则请输入其它字母：";cin>>m;cout<<endl;if(m=='y'){outfile();cout<<"结果成功保存在token.txt和sting.txt两个文件中，请打开查看"<<endl;cout<<endl;}}void scan(){cout<<endl;system("pause");cout<<endl;char ch;string word;char document[50];int flag=0;cout<<"请输入源文件路径及名称:";cin>>document;cout<<endl;cout<<"************************"<<endl;cout<<"* 第一部分：词法分析*"<<endl;cout<<"************************"<<endl;if((fp=fopen(document,"rt"))==NULL){err=1;cout<<"无法找到该文件!"<<endl;return;}while(!feof(fp)){word="";ch=fgetc(fp);flag=judge(ch);if(flag==1)out1(ch);else if(flag==3)out3(ch,word);else if(flag==4 || flag==5 ||flag==6)continue;else{cout<<nl<<"行"<<"错误:非法字符! "<<ch<<endl;err=1;}}fclose(fp);}int judge(char ch)int flag=0;if(ch=='=' || ch=='+' || ch=='*' || ch=='>' || ch==':' || ch==';' || ch=='{' || ch=='}' || ch=='(' || ch==')') flag=1;//界符else if(('a'<=ch && ch<='z') || ('A'<=ch && ch<='Z'))flag=3;//字母else if(ch==' ')flag=4;//空格else if(feof(fp))flag=5;//结束else if(ch=='\n'){flag=6;//换行nl++;}elseflag=0;//非法字符return(flag);}void out1(char ch){int id;switch(ch){case '=' : id=1;break;case '+' : id=2;break;case '*' : id=3;break;case '>' : id=4;break;case ':' : id=5;break;case ';' : id=6;break;case '{' : id=7;break;case '}' : id=8;break;case '(' : id=9;break;case ')' : id=10;break;//界符编码default : id=0;}token *temp;temp=new token;temp->code=id;temp->num=-1;temp->next=NULL;input1(temp);return;}void out3(char ch,string word){token *temp;temp=new token;temp->code=-1;temp->num=-1;temp->next=NULL;str *temp1;temp1=new str;temp1->num=-1;temp1->word="";temp1->next=NULL;int flag=0;word=word+ch;ch=fgetc(fp);flag=judge(ch);if(flag==1 || flag==4 || flag==5 || flag==6){if(word=="and" || word=="if" || word=="then" || word=="while" || word=="do" || word=="int") {if(word=="and")temp->code=31;else if(word=="if")temp->code=32;else if(word=="then")temp->code=33;else if(word=="while")temp->code=35;else if(word=="do")temp->code=36;else if(word=="int")temp->code=37;//关键字编码input1(temp);if(flag==1)out1(ch);else if(flag==4 || flag==5 || flag==6)return;}else if(flag==1){wordcount++;temp->code=25;temp->num=wordcount;input1(temp);temp1->num=wordcount;temp1->word=word;input3(temp1);out1(ch);}else if(flag==4 || flag==5 || flag==6){wordcount++;temp->code=25;temp->num=wordcount;input1(temp);temp1->num=wordcount;temp1->word=word;input3(temp1);}return;}else if(flag==2 || flag==3)out3(ch,word);//形成字符串else{err=1;cout<<nl<<"行"<<"错误:非法字符! "<<ch<<endl; return;}}void input1(token *temp){if(token_head->next == NULL){token_head->next=temp;token_tail->next=temp;}else{token_tail->next->next=temp;token_tail->next=temp;}}void input3(str *temp){if(string_head->next == NULL){string_head->next=temp;string_tail->next=temp;}else{string_tail->next->next=temp;string_tail->next=temp;}}void output(){cout<<"token表内容如下："<<endl;token *temp1;temp1=new token;temp1=token_head->next;while(temp1!=NULL){cout<<temp1->code;if(temp1->num == -1){cout<<endl;}else{cout<<" "<<temp1->num<<endl;}temp1=temp1->next;}cout<<"符号表内容如下："<<endl;str *temp3;temp3=new str;temp3=string_head->next;while(temp3!=NULL){cout<<temp3->num<<" "<<temp3->word<<endl; temp3=temp3->next;}}void outfile(){ofstream fout1("token.txt");//写文件ofstream fout3("string.txt");token *temp1;temp1=new token;temp1=token_head->next;while(temp1!=NULL){fout1<<temp1->code;if(temp1->num == -1)fout1<<endl;elsefout1<<" "<<temp1->num<<endl;temp1=temp1->next;}str *temp3;temp3=new str;temp3=string_head->next;while(temp3!=NULL){fout3<<temp3->num<<" "<<temp3->word<<endl;temp3=temp3->next;}}/****************************以上是词法，以下是语法**************************/void yufa_main(){if(err==0){system("pause");cout<<endl;cout<<"************************"<<endl;cout<<"* 第二部分：语法分析*"<<endl;cout<<"************************"<<endl;yufa_initialize();//初始化语法分析数据结构token *temp;temp=new token;temp=token_head->next;int p,q;p=0;q=0;cout<<"语法分析过程如下："<<endl;while(temp!=NULL){int w;w=ID1(temp->code);p=yufa_SLR1(w);if(p==1) break;if(p==0)temp=temp->next;if(temp==NULL) q=1;}//语法分析if(q==1)while(1){p=yufa_SLR1(17);if(p==3) break;}//最后输入$来完成语法分析}}void yufa_initialize(){stack_head=new ike;stack_tail=new ike;stack_head->pre=NULL;stack_head->next=stack_tail;stack_head->num=0;stack_head->word='!';stack_tail->pre=stack_head;stack_tail->next=NULL;//初始化栈分析链表css[0].left='Q';css[0].right="P";css[1].left='P';css[1].right="id()L;R";css[2].left='L';css[2].right="L;D";css[3].left='L';css[3].right="D";css[4].left='D';css[4].right="id:int";css[5].left='E';css[5].right="E+T";css[6].left='E';css[6].right="T";css[7].left='T';css[7].right="T*F";css[8].left='T';css[8].right="F";css[9].left='F';css[9].right="(E)";css[10].left='F';css[10].right="id";css[11].left='B';css[11].right="B and B";css[12].left='B';css[12].right="id>id";css[13].left='M';css[13].right="id=E";css[14].left='S';css[14].right="if B then M";css[15].left='S';css[15].right="while B do M";css[16].left='S';css[16].right="M";css[17].left='N';css[17].right="N;S";css[18].left='N';css[18].right="S";css[19].left='R';css[19].right="{N}";int i,j;for(i=0;i<20;i++){char *css_len;css_len=&css[i].right[0];css[i].len=strlen(css_len);}css[1].len=6;css[4].len=3;css[10].len=1;css[11].len=3;css[12].len=3;css[13].len=3;css[14].len=4;css[15].len=4;//初始化产生式for(i=0;i<46;i++){for(j=0;j<18;j++)action[i][j].sr='#';}//初始化action表for(i=0;i<46;i++){for(j=0;j<11;j++)go_to[i][j]=-1;}//初始化go_to表/****************************以下是给action表和go_to表赋初值************************/action[0][0].sr='s';action[0][0].state=2; action[1][17].sr='@';//结束action[2][1].sr='s';action[2][1].state=3; action[3][2].sr='s';action[3][2].state=4; action[4][0].sr='s';action[4][0].state=5; action[5][4].sr='s';action[5][4].state=6; action[6][11].sr='s';action[6][11].state=7; action[7][3].sr='r';action[7][3].state=4; action[8][3].sr='r';action[8][3].state=3; action[9][3].sr='s';action[9][3].state=10; action[10][0].sr='s';action[10][0].state=5; action[10][9].sr='s';action[10][9].state=13; action[11][17].sr='r';action[11][17].state=1; action[12][3].sr='r';action[12][3].state=2; action[13][0].sr='s';action[13][0].state=14; action[13][13].sr='s';action[13][13].state=23; action[13][15].sr='s';action[13][15].state=27; action[14][8].sr='s';action[14][8].state=15; action[15][0].sr='s';action[15][0].state=36; action[15][1].sr='s';action[15][1].state=41; action[16][6].sr='s';action[16][6].state=43; action[16][3].sr='r';action[16][3].state=13; action[16][10].sr='r';action[16][10].state=13; action[17][3].sr='s';action[17][3].state=19; action[17][10].sr='s';action[17][10].state=18; 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action[39][0].sr='s';action[39][0].state=36; action[39][1].sr='s';action[39][1].state=41; action[40][2].sr='r';action[40][2].state=7; action[40][3].sr='r';action[40][3].state=7; action[40][5].sr='r';action[40][5].state=7; action[40][6].sr='r';action[40][6].state=7; action[40][10].sr='r';action[40][10].state=7; action[41][0].sr='s';action[41][0].state=36; action[41][1].sr='s';action[41][1].state=41; action[42][2].sr='s';action[42][2].state=45; action[42][6].sr='s';action[42][6].state=43; action[43][0].sr='s';action[43][0].state=36; action[43][1].sr='s';action[43][1].state=41; action[44][2].sr='r';action[44][2].state=5; action[44][3].sr='r';action[44][3].state=5; action[44][5].sr='s';action[44][5].state=39; action[44][6].sr='r';action[44][6].state=5;action[45][2].sr='r';action[45][2].state=9;action[45][3].sr='r';action[45][3].state=9;action[45][5].sr='r';action[45][5].state=9;action[45][6].sr='r';action[45][6].state=9;action[45][10].sr='r';action[45][10].state=9;go_to[0][0]=1;go_to[4][1]=8;go_to[4][9]=9;go_to[10][1]=12;go_to[10][2]=11;go_to[13][7]=22;go_to[13][8]=2 1;go_to[13][10]=17;go_to[15][3]=16;go_to[15][4]=38;go_to[15][5]=37;go_to[19][7]=20;go_to[19][8]=20;go_to[23][6]=24;go_to[2 5][7]=26;go_to[27][6]=28;go_to[29][7]=30;go_to[34][6]=35;go_to[39][5]=40;go_to[41][3]=42;go_to[41][4]=38;go_to[41][5]=37;go_to[4 3][4]=44;go_to[43][5]=37;/****************************action表和go_to表赋初值完毕************************/}int ID1(int i)//按action表，给输入字符编号{int j;j=-1;if(i==25) {j=0;id_num++;}//设置变量名称标志if(i==1) {j=8,id_left=id_num;}//设置产生试左边变量名称标志if(i==2) j=6;if(i==3) j=5;if(i==4) j=7;if(i==5) j=4;if(i==6) j=3;if(i==7) j=9;if(i==8) j=10;if(i==9) j=1;if(i==10) j=2;if(i==31) j=12;if(i==32) j=13;if(i==33) {j=14;id_then=L_four_tail->k+1;}//设置if语句中then位置标志if(i==35) {j=15;id_while=L_four_tail->k+1;}//设置while语句中while位置标志if(i==36) {j=16;id_do=L_four_tail->k+1;}//设置while语句中do位置标志if(i==37) j=11;return(j);}string ID10(int i)//反编号输入字符{string ch;if(i==0) ch="id";if(i==1) ch="(";if(i==2) ch=")";if(i==3) ch=";";if(i==4) ch=":";if(i==5) ch="*";if(i==6) ch="+";if(i==7) ch=">";if(i==8) ch="=";if(i==9) ch="{";if(i==10) ch="}";if(i==11) ch="int";if(i==12) ch="and";if(i==13) ch="if";if(i==14) ch="then";if(i==15) ch="while";if(i==16) ch="do";if(i==17) ch="$";return(ch);}int ID2(char ch)//按go_to表给非终结符编号{int j;j=-1;if(ch=='P') j=0;if(ch=='D') j=1;if(ch=='R') j=2;if(ch=='E') j=3;if(ch=='T') j=4;if(ch=='F') j=5;if(ch=='B') j=6;if(ch=='M') j=7;if(ch=='S') j=8;if(ch=='L') j=9;if(ch=='N') j=10;return(j);}int ID20(char ch)//给非终结符编号{int j;j=-1;if(ch=='P') j=100;if(ch=='D') j=101;if(ch=='R') j=102;if(ch=='E') j=103;if(ch=='T') j=104;if(ch=='F') j=105;if(ch=='B') j=106;if(ch=='M') j=107;if(ch=='S') j=108;if(ch=='L') j=109;if(ch=='N') j=1010;return(j);}char ID21(int j)//反编号非终结符{char ch;if(j==100 || j==0) ch='P';if(j==101 || j==1) ch='D';if(j==102 || j==2) ch='R';if(j==103 || j==3) ch='E';if(j==104 || j==4) ch='T';if(j==105 || j==5) ch='F';if(j==106 || j==6) ch='B';if(j==107 || j==7) ch='M';if(j==108 || j==8) ch='S';if(j==109 || j==9) ch='L';if(j==1010 || j==10) ch='N'; return(ch);}void add(ike *temp)//加一个结点{if(stack_head->next==stack_tail) {temp->pre=stack_head;temp->next=stack_tail;stack_head->next=temp;stack_tail->pre=temp;}else{temp->pre=stack_tail->pre; temp->next=stack_tail;stack_tail->pre->next=temp; stack_tail->pre=temp;}}void del()//删除一个结点{stack_tail->pre->pre->next=stack_tail;stack_tail->pre=stack_tail->pre->pre;}int yufa_SLR1(int w){/*cout<<"当前输入符号："<<ID10(w)<<" ";*/int i,flag=0,state_temp;//flag错误标志，0正常移进，1错误,2归约，3结束char sr_temp;sr_temp=action[stack_tail->pre->num][w].sr;//动作state_temp=action[stack_tail->pre->num][w].state;//状态变化if(sr_temp=='#')//错误动作{flag=1;err=3;cout<<"语法分析出错!"<<endl;}else if(sr_temp=='s')//移进动作{ike *temp;temp=new ike;temp->next=NULL;temp->pre=NULL;temp->word=w;temp->num=state_temp;add(temp);cout/*<<"动作（移进）："*/<<sr_temp<<state_temp<<" "/*<<"状态转为："<<stack_tail->pre->num<<" "<<"栈顶符号："<<ID10(stack_tail->pre->word)*/<<endl;flag=0;}else if(sr_temp=='r')//归约动作{int p=ID2(css[state_temp].left);int q=css[state_temp].len;for(i=0;i<q;i++)del();ike *temp;temp=new ike;temp->next=NULL;temp->pre=NULL;temp->word=ID20(css[state_temp].left);temp->num=go_to[stack_tail->pre->num][p];//查go_to表add(temp);cout/*<<"动作（归约）："*/<<sr_temp<<state_temp<<" "<<css[state_temp].left<<"→"<<css[state_temp].right<<" "/*<<"状态转为："<<stack_tail->pre->num<<" "<<"栈顶符号："<<ID21(stack_tail->pre->word)*/<<endl;flag=2;yuyi_main(state_temp);//在产生树的同时进行语义分析}else if(sr_temp=='@')//结束动作{cout<<"END"/*<<"动作（归约）："<<sr_temp<<state_temp*/<<" "<<css[state_temp].left<<"→"<<css[state_temp].right<<" "/*<<"状态转为："<<stack_tail->pre->num<<" "<<"栈顶符号："<<ID21(stack_tail->pre->word)*/<<endl;flag=3;cout<<"语法分析正确完成!"<<endl;}else//其他意外情况{flag=1;err=3;cout<<"语法分析出错!"<<endl;}return(flag);}/****************************以上是语法，以下是语义**************************/void yuyi_main(int m){L *temp;int k;k=1;temp=new L;temp->op=" ";temp->op1=" ";temp->op2=" ";temp->result="";temp->next=NULL;temp->Ltrue=NULL;temp->Lfalse=NULL;if(m==4)//变量声明时加入符号表链{symb *Stemp;Stemp=new symb;id_name=id_numtoname(id_num);Stemp->word=id_name;Stemp->next=NULL;add_symb(Stemp);}if(m==5)//归约E→E+T{temp->op="+";temp->op1=E_name;temp->op2=T_name;yuyi_linshi++;//申请临时变量E_name="t"+newop(yuyi_linshi); temp->result=E_name;add_L_four(temp);//加一个四元式结点}if(m==6)//归约E→T{E_name=T_name;}if(m==7)//归约T→T*F{temp->op="*";temp->op1=T_name;temp->op2=F_name;yuyi_linshi++;//申请临时变量T_name="t"+newop(yuyi_linshi); temp->result=T_name;add_L_four(temp);//加一个四元式结点}if(m==8)//归约T→F{T_name=F_name;}if(m==9)//归约F→(E){F_name=E_name;}if(m==10)//归约F→id{id_name=id_numtoname(id_num);F_name=id_name;k=lookup(id_name);//检查变量是否声明if(k==0){err=2;errword=id_name;return;}}if(m==12)//归约B→id>id{temp->op="J>";id1_num=id_num-1;id1_name=id_numtoname(id1_num);k=lookup(id1_name);//检查变量是否声明if(k==0){err=2;errword=id1_name;return;}id2_num=id_num;id2_name=id_numtoname(id2_num);k=lookup(id2_name);//检查变量是否声明if(k==0){err=2;errword=id2_name;return;}temp->result="-1";temp->op1=id1_name;temp->op2=id2_name;add_L_four(temp);//加一个四元式结点add_L_true(temp);//加一个true链结点L *temp2;temp2=new L;temp2->op="J";temp2->op1=" ";temp2->op2=" ";temp2->result="-1";add_L_four(temp2);//加一个四元式结点add_L_false(temp2);//加一个false链结点}if(m==13)//归约M→id=E{temp->op="=";temp->op1=E_name;temp->op2=" ";id_name=id_numtoname(id_left);temp->result=id_name;add_L_four(temp);//加一个四元式结点yuyi_linshi=-1;//临时变量开始重新计数}if(m==14)//归约S→if B then M{int a;a=id_then;temp=L_true_head->Ltrue;while(temp!=NULL){temp->result="L"+newop(a);a=temp->k;temp=temp->Ltrue;}a=L_four_tail->k+1;temp=L_false_head->Lfalse;while(temp!=NULL){temp->result="L"+newop(a);temp=temp->Lfalse;}L_true_head->Ltrue=NULL;L_false_head->Lfalse=NULL;//回填并清空true链和false链}if(m==15)//归约S→while B do M{int a;a=id_do;temp=L_true_head->Ltrue;while(temp!=NULL){temp->result="L"+newop(a);a=temp->k;temp=temp->Ltrue;}a=L_four_tail->k+2;temp=L_false_head->Lfalse;while(temp!=NULL){temp->result="L"+newop(a);temp=temp->Lfalse;}L *temp1;temp1=new L;temp1->op="J";temp1->op1=" ";temp1->op2=" ";temp1->next=NULL;temp1->result="L"+newop(id_while);add_L_four(temp1);//加一个四元式结点L_true_head->Ltrue=NULL;L_false_head->Lfalse=NULL;//回填并清空true链和false链}}string newop(int m)//数字变成字符串{int shang,yushu;string chuan,chuan1;shang=m;chuan="";while(1){yushu=shang%10;chuan=chuan+char(48+yushu);shang=shang/10;if(shang==0)break;}int i;char *ch;ch=&chuan[0];chuan1="";for(i=strlen(ch)-1;i>=0;i--)chuan1=chuan1+chuan[i];return(chuan1);}void add_L_four(L *temp)//加一个四元式结点{temp->k=L_four_tail->k+1;if(L_four_head->next == NULL){L_four_head->next=temp;L_four_tail->next=temp;}else{L_four_tail->next->next=temp;L_four_tail->next=temp;}L_four_tail->k=L_four_tail->next->k;}void add_L_true(L *temp)//加一个true链结点{temp->Ltrue=L_true_head->Ltrue;L_true_head->Ltrue=temp;}void add_L_false(L *temp)//加一个false链结点{temp->Lfalse=L_false_head->Lfalse;L_false_head->Lfalse=temp;}void add_symb(symb *temp)//加一个语义符号表链结点{if(symb_head->next == NULL){temp->addr=0;symb_head->next=temp;symb_tail->next=temp;}else{temp->addr=symb_tail->next->addr+4;symb_tail->next->next=temp;symb_tail->next=temp;}}void output_yuyi(){if(err==0)//语义分析正确时的输出{cout<<endl;system("pause");cout<<endl;cout<<"************************"<<endl;cout<<"* 第三部分：语义分析*"<<endl;cout<<"************************"<<endl;cout<<"中间代码如下："<<endl;L *temp;temp=L_four_head->next;while(temp!=NULL){。

编译原理中的词法分析与语法分析原理解析编译原理是计算机科学中的重要课程，它研究的是如何将源程序翻译成目标程序的过程。

而词法分析和语法分析则是编译过程中的两个重要阶段，它们负责将源程序转换成抽象语法树，为接下来的语义分析和代码生成阶段做准备。

本文将从词法分析和语法分析的原理、方法和实现技术角度进行详细解析，以期对读者有所帮助。

一、词法分析的原理1.词法分析的定义词法分析（Lexical Analysis）是编译过程中的第一个阶段，它负责将源程序中的字符流转换成标记流的过程。

源程序中的字符流是没有结构的，而编程语言是有一定结构的，因此需要通过词法分析将源程序中的字符流转换成有意义的标记流，以便之后的语法分析和语义分析的进行。

在词法分析的过程中，会将源程序中的字符划分成一系列的标记（Token），每个标记都包含了一定的语义信息，比如关键字、标识符、常量等等。

2.词法分析的原理词法分析的原理主要是通过有限状态自动机（Finite State Automaton，FSA）来实现的。

有限状态自动机是一个数学模型，它描述了一个自动机可以处于的所有可能的状态以及状态之间的转移关系。

在词法分析过程中，会将源程序中的字符逐个读取，并根据当前的状态和字符的输入来确定下一个状态。

最终，当字符读取完毕时，自动机会处于某一状态，这个状态就代表了当前的标记。

3.词法分析的实现技术词法分析的实现技术主要有两种，一种是手工实现，另一种是使用词法分析器生成工具。

手工实现词法分析器的过程通常需要编写一系列的正则表达式来描述不同类型的标记，并通过有限状态自动机来实现这些正则表达式的匹配过程。

这个过程需要大量的人力和时间，而且容易出错。

而使用词法分析器生成工具则可以自动生成词法分析器的代码，开发者只需要定义好源程序中的各种标记，然后通过这些工具自动生成对应的词法分析器。

常见的词法分析器生成工具有Lex和Flex等。

二、语法分析的原理1.语法分析的定义语法分析（Syntax Analysis）是编译过程中的第二个阶段，它负责将词法分析得到的标记流转换成抽象语法树的过程。

编写原理课程设计报告题目:编译原理课程设计C语言词法和语法分析器的实现C-词法和语法分析器的实现1.课程设计目标(1)题目的实用性C语言具有完整语言的基本属性，写C语言的词法分析和语法分析对理解编译原理的相关理论和知识会起到很大的作用。

通过编写C语言词法和语法分析程序，可以对编译原理的相关知识:正则表达式、有限自动机、语法分析等有一个清晰的认识和掌握。

(2)C语言的词法描述①语言的关键词:else if int返回void while的所有关键字都是保留字，必须小写。

②特殊符号:+ - * / < <= > >= == != = ;, ( ) [ ] { } /* */③其他标记是ID和NUM，它们由以下正则表达式定义:ID =字母字母*NUM =数字数字*字母= a|..|z|A|..|Zdigit = 0|..|9注:ID表示标识符，NUM表示数字，letter表示字母，digit表示数字。

小写字母和大写字母是有区别的。

④它由空格、换行符和制表符组成。

空格通常会被忽略。

⑤用常用的C语言符号/*将注释括起来...*/.注释可以放在任何空白位置(也就是注释不能放在标记上)，可以多行。

注释不能嵌套。

(3)规划目标能够正确分析程序的词法和语法。

2.分析和设计(1)设计理念a.词汇分析词法分析的实现主要使用有限自动机理论。

有限自动机可以用来描述识别输入字符串中模式的过程，因此也可以用来构造扫描程序。

词法分析器可以很容易地用有限自动机理论来设计。

b.语法分析语法分析采用递归下降分析法。

递归下降法是语法分析中最容易理解的方法。

其主要原理是根据每个非终结符的产生式结构为其构造相应的解析子程序，其中终结符生成匹配命令，非终结符生成过程调用命令。

这种方法被称为递归子例程下降法或递归下降法，因为语法递归的相应子例程也是递归的。

子程序的结构与产生式的结构几乎相同。

(2)程序流程图主程序流程图:词法分析:语法分析:词汇分析子流程图:语法分析子流程图:3.程序代码实现整个词法与语法程序设计在同一个项目中，包含八个文件，分别是main.cpp、parse.cpp、scan.cpp、util.cpp、scan.h、util.h、globals.h和parse.h，其中scan.cpp和scan.h是词法分析程序。

编译原理课程设计报告课落款称： C-编译器词法分析与语法分析的实现提交文档学生姓名：黄臻旸提交文档学生学号： 1043041227 同组成员名单：无指导教师姓名：金军指导教师评阅成绩：指导教师评阅意见：..提交报告时刻：2021年 6 月 5 日编译原理课程设计报告 (1)一、课程设计目标 (3)二、分析与设计 (3)2.一、说明所用的方式： (3)2.二、系统总图： (3)2.2.一、scanner部份： (3)2.2.二、parse部份： (5)2.2.3、代码设计说明 (7)3、程序代码实现 (10)3.一、获取输入部份（在main.c中）： (10)3.二、词法分析部份（在scan.c中）： (10)3.3、语法分析部份（在parse.c中）： (15)3.4、输出与结点的成立（在util.c中） (29)3.五、TokenType、treeNode与结点类型的声明（在globals.h中） (35)4、测试结果 (36)五、总结 (40)5.一、收成 (43)5.二、不足 (43)一、课程设计目标本次实验，本C- 编译器要紧设计而且实现了C- 编译器的词法分析功能与语法分析功能。

二、分析与设计2.一、说明所用的方式：各部份的实现方式（scanner：手工实现、Lex；parser：递归下降、LL(1)、LR(0)、SLR(1)、2.二、系统总图：2.2.一、scanner部份：2.2.1.一、实验原理：扫描程序的任务是从源代码中读取字符并形成由编译器的以后部份（一般是分析程序）处置的逻辑单元。

由扫描程序生成的逻辑单元称作记号（token），将字符组合成记号与在一个英语句子中将字母将字母组成单词并确信单次的含义很相像。

在此程序中，我将记号分成了以下类型：typedef enum {ENDFILE,ERROR,IF,ELSE,INT,RETURN,VOID,WHILE,ID,NUM,ASSIGN,PLUS,MINUS,TIMES,OVER,L T,LET,BT,BET,EQ,NEQ,// = + - * / < <= > >= == !=LPAREN_1,RP AREN_1,SEMI,COM,LPAREN_2,RP AREN_2,LPAREN_3,RP AREN_3,LIN,RIN// { } ; , [ ] ( ) /*} TokenType;其中，关键字有：else、if、int、return、void、while；专用符号有：+、-、*、/、<、<=、>、>=、==、~=、=、;、,、(、)、[、]、{、}、/*、*/其他标记是ID、NUM，通过以下正那么表达式概念：ID = letter letter*NUM = digit digit*letter = a|..|z|A|..|Zdigit = 0|..|9小写大写字母是有区别的。

《编译原理词法分析器语法分析课程设计-《编译原理》课程设计院系信息科学与技术学院专业软件工程年级级学号 2723姓名林苾湲西南交通大学信息科学与技术学院12月目录课程设计1 词法分析器 (2)设计题目 (2)设计内容 (2)设计目的 (2)设计环境 (2)需求分析 (2)概要设计 (2)详细设计 (4)编程调试 (5)测试 (11)结束语 (13)课程设计2 赋值语句的解释程序设计 (14)设计题目 (14)设计内容 (14)设计目的 (14)设计环境 (14)需求分析 (15)概要设计 (16)详细设计 (16)编程调试 (24)测试 (24)结束语 (25)课程设计一词法分析器设计一、设计题目手工设计c语言的词法分析器（能够是c语言的子集）。

二、设计内容处理c语言源程序，过滤掉无用符号，判断源程序中单词的合法性，并分解出正确的单词，以二元组形式存放在文件中。

三、设计目的了解高级语言单词的分类，了解状态图以及如何表示并识别单词规则，掌握状态图到识别程序的编程。

四、设计环境该课程设计包括的硬件和软件条件如下：.硬件（1）Intel Core Duo CPU P8700（2）内存4G.软件（1）Window 7 32位操作系统（2）Microsoft Visual Studio c#开发平台.编程语言C#语言五、需求分析.源程序的预处理：源程序中，存在许多编辑用的符号，她们对程序逻辑功能无任何影响。

例如：回车，换行，多余空白符，注释行等。

在词法分析之前，首先要先剔除掉这些符号，使得词法分析更为简单。

.单词符号的识别并判断单词的合法性：将每个单词符号进行不同类别的划分。

单词符号能够划分成5中。

(1)标识符：用户自己定义的名字，常量名，变量名和过程名。

(2)常数：各种类型的常数。

(3) 保留字（关键字）：如if、else、while、int、float 等。

(4) 运算符：如+、-、*、<、>、=等。

编译原理课程设计报告院系专业年级学号姓名2013年12月 8日课程设计一：手工设计C语言的词法分析器一、设计内容手工设计c语言的词法分析器，结合状态转换图的原理完成对c语言源程序的基本单词的分析及提取，并设计相应的数据结构保存提取出来的单词。

以及对c语言中的保留字的处理策略，实现一个完整的C语言的词法分析器的编写。

二、设计目的通过本实验的设计更具体的理解词法分析器的工作机制。

同时更理解C语言的结构体系。

从而更深刻的透析编译原理过程。

三、设计平台1、硬件环境（1）Intel(R) Core(TM) i3-2310M CPU @2.10GHz 2.10GHz（2）内存4G2、软件环境（1）Window8 Professor（2）Visual C++6.0开发软件3、开发语言：C语言。

四、需求分析：词法分析程序又称词法分析器或词法扫描器。

可以单独为一个程序；也可以作为整个编译程序的一个子程序，当需要一个单词时，就调用此法分析子程序返回一个单词，这里，作为子程序词法分析器的结构:状态转换图的程序实现为便于程序实现,假设每个单词间都有界符或运算符或空格隔开,并引入下面的全局变量及子程序:1) ch 存放最新读进的源程序字符2) strToken存放构成单词符号的字符串3)Buffer 字符缓冲区4）struct keyType存放保留字的符号和种别五、概要设计保留字表的设计结构：基本功能状态转换：六、详细设计1.GETCHAR 读一个字符到 ch中2.GETBC 读一个非空白字符到ch中3.CONCAT 把CHAR 中字符连接到strToken 之后4.LETTER 判断CHAR 中字符是否为字母5.DIGIT 判断ch中字符是否为数字6.RESERVE 用strToken中的字符串查找保留字表,并返回保留字种别码,若返回零,则非保留字7.RETRACT 把CHAR 中字符回送到缓冲区源程序：#include "stdio.h"#include "stdlib.h"#include "conio.h"#include "string.h"#define N 47 //保留字个数char ch='\0'; //存放最新读进的源程序字符char strToken[20]="\0"; //存放构成单词符号的字符串char buffer[257]="\0"; //字符缓冲区/*------------保留字结构-------------*/struct keyType{char keyname[256];int value;}Key[N]={{"$ID",0},{"$INT",1},{"auto",2},{"break",3},{"case",4},{"char",5},{"const",6},{"continue",7},{"default",8},{"do",9},{"double",10},{"else",11},{"enum",12},{"extern",13},{"float",14},{"for",15},{"goto",16},{"if",17},{"int",18},{"long",19},{"register",20},{"return",21},{"short",22},{"signed",23},{"sizeof",24},{"static",25},{"struct",26},{"switch",27},{"typedef",28},{"union",29},{"unsigned",30},{"void",31},{"volatile",32},{"while",33},{"=",34},{"+",35},{"-",36},{"*",37},{"/",38},{"%",39},{",",40},{";",41},{"(",42},{")",43},{"?",44},{"clear",45},{"#",46}};/*-------------子过程-------------*/void GetChar() //读一个字符到ch中{ int i;if(strlen(buffer)>0){ch=buffer[0];for(i=0;i<256;i++)buffer[i]=buffer[i+1];}elsech='\0';}void GetBC() //读一个非空白字符到ch中{ int i;while(strlen(buffer)){i=0;ch=buffer[i];for(;i<256;i++)buffer[i]=buffer[i+1];if(ch!=' '&&ch!='\n'&&ch!='\0') break;}}void ConCat() //把ch连接到strToken之后{ char temp[2];temp[0]=ch;temp[1]='\0';strcat(strToken,temp);}bool Letter() //判断ch是否为字母{ if(ch>='A'&&ch<='Z'||ch>='a'&&ch<='z')return true;elsereturn false;}bool Digit() //判断ch是否为数字{ if(ch>='0'&&ch<='9')return true;elsereturn false;}int Reserve() //用strToken中的字符查找保留字表，并返回保留字种别码，若返回0，则非保留字{ int i;for(i=0;i<N;i++)if(strcmp(strToken,Key[i].keyname)==0)return Key[i].value;return 0;}void Retract() //把ch中的字符回送到缓冲区{ int i;if(ch!='\0') {buffer[256]='\0';for(i=255;i>0;i--)buffer[i]=buffer[i-1];buffer[0]=ch;}ch='\0';}/*----------词法分析器------------*/keyType ReturnWord(){ strcpy(strToken,"\0");int c;keyType tempkey;GetBC();if(ch>='A'&&ch<='Z'||ch>='a'&&ch<='z') {。

头验一一、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）主程序验报告(2)扫描子程序3、各种单词符号对应的种别码单词符号种别码助记符内码值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 EQ= 12 = -J 13J-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 <stdio.h> #include <math.h> #include <string.h> int i,j,k;char c,s,a[20],token[20]={'0'};int letter(char s){if((s>=97)&&(s<=122)) return(1);else return(0);}int digit(char s){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(char token[20]){ 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 string :\n");i=0;do{i=i+1;scanf("%c",&a[i]);}while(a[i]!='#');i=1;j=0;get();while(s!='#'){ memset(token,0,20); switch(s){case 'a':case 'b':case 'c':case 'd':case 'e':case 'f':case 'g':case 'h':case 'i':case 'j':case 'k':case 'l':case 'm':case 'n':case 'o':case 'p': case 'q': case 'r':case 's':case 't':case 'u':case 'v':case 'w':case 'x':case 'y':case 'z':while(letter(s)||digit(s)) {token[j]=s;j=j+1;get();}retract();k=lookup(token); if(k==0)printf("(%d,%s)",6,token); else printf("(%d,-)",k); break; case '0': case '1':case '2':case '3':case '4':case '5':case '6':case '7':case '8':case '9':while(digit(s)){token[j]=s;j=j+1;get();}retract();printf("%d,%s",7,token); break;case '+':printf("('+',NULL)");break;case '-':printf("('-',null)");break;case '*':printf("('*',null)");break;case '<':get();if(s=='=') printf("(relop,LE)");else{retract();printf("(relop,LT)");}break;case '=':get();if(s=='=')printf("(relop,EQ)");else{retract();printf("('=',null)");}break;case ';':printf("(;,null)");break;case ' ':break; default:printf("!\n");}j=0;get();六：实验结果:实验二一、实验名称：语法分析器的设计二、实验目的：用C语言编写对一个算术表达式实现语法分析的语法分析程序，并以四元式的形式输出，以加深对语法语义分析原理的理解，掌握语法分析程序的实现方法和技术。

编译原理课程设计教案一、课程简介1.1 课程背景编译原理是计算机科学与技术领域的基础课程，旨在培养学生对编译器设计和实现的理解。

通过本课程的学习，学生将掌握编译器的基本原理、构造方法和实现技巧。

1.2 课程目标（1）理解编译器的基本概念、工作原理和分类；（2）熟悉源程序的词法分析、语法分析、语义分析、中间代码、目标代码和优化等基本过程；（3）掌握常用的编译器构造方法和技术；（4）能够设计和实现简单的编译器。

二、教学内容2.1 词法分析（1）词法规则的定义和描述；（2）词法分析器的实现方法；（3）词法分析在编译器中的作用和重要性。

2.2 语法分析（1）语法规则的定义和描述；（2）语法分析树的构建方法；（3）常用的语法分析算法及其特点。

2.3 语义分析（1）语义规则的定义和描述；（2）语义分析的方法和技巧；（3）语义分析在编译器中的作用和重要性。

2.4 中间代码（1）中间代码的定义和表示；（2）中间代码的方法和策略；（3）中间代码在编译器中的作用和重要性。

2.5 目标代码和优化（1）目标代码的方法和技巧；（2）代码优化的方法和策略；（3）目标代码和优化在编译器中的作用和重要性。

三、教学方法3.1 讲授法通过讲解编译原理的基本概念、理论和方法，使学生掌握编译器的设计和实现技巧。

3.2 案例分析法分析实际编译器的设计和实现案例，使学生更好地理解编译原理的应用。

3.3 实验法安排实验课程，让学生动手设计和实现简单的编译器组件，提高学生的实际操作能力。

3.4 小组讨论法组织学生进行小组讨论，培养学生的团队合作精神和沟通能力。

四、教学评价4.1 平时成绩包括课堂表现、作业完成情况和小测验成绩，占总评的30%。

4.2 实验成绩包括实验报告和实验演示，占总评的30%。

4.3 期末考试包括理论知识考核和实际操作考核，占总评的40%。

五、教学资源5.1 教材推荐使用《编译原理》教材，为学生提供系统、全面的学习资料。

5.2 课件制作精美、清晰的课件，辅助课堂教学。