编译原理实验

实验1简单的词法分析子程序【实验目的】●理解词法分析在编译程序中的作用●初步了解和掌握词法分析程序的实现方法和技术【实验内容】1. 编写程序，输入一串字符，判断该字符串是否为合法标识符或合法整型常量。

2. 无符号数的算术四则运算中的各类单词的识别。

输入：由无符号数、＋、－、*、/、（、）构成的算术表达式。

输出：对识别出的每一单词均单行输出。

如，输入：8*2.5-1.0e2则，输出：8*2.5-1.0e2描述无符号数的确定的、最小化的状态转换图如图1所示。

其中编号1，2和6为终态，分别代表整数、小数和科学计数的识别结束状态。

图1 文法G[<无符号数>]的状态转换图实验2词法分析程序设计【实验目的】●理解词法分析中的正规式和自动机●掌握词法分析程序的实现方法和技术【实验内容】某一高级程序设计语言的部分语言子集定义如下：(1)关键字：for if then else while do（所有关键字都是小写）(2)运算符和分隔符：+ - * / : = <><= <>>= == ; ( ) #(3)其他标识符（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、分隔符和关键字，词法分析阶段通常被忽略。

各种词法单元对应的词法记号如下：编写程序，实现词法分析功能。

输入：源程序输出：二元组（词法记号，属性值/其在符号表中的位置）构成的序列。

例如：输入源程序x=5;if (x>0)thenx=2*x+1/3;elsex=2/x;#（# 表示输入结束）经词法分析后输出如下序列：(10,x)(18,=)(11,5)(26,;)(2,if)(27,()…说明：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，查关键字表。

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。

编译原理实验编译原理实验。

编译原理是计算机科学中的一个重要领域，它研究的是编译器的设计和实现原理。

编译器是将高级语言代码转换成机器语言代码的程序，它在软件开发过程中起着至关重要的作用。

而编译原理实验则是帮助学生深入理解编译原理的重要手段之一，通过实际操作来加深对编译原理知识的理解和掌握。

在编译原理实验中，我们需要掌握以下几个关键点：1. 词法分析，词法分析是编译过程中的第一步，它负责将源代码分割成一个个的单词（Token）。

在词法分析实验中，我们需要实现一个词法分析器，能够正确地识别出源代码中的各种单词，并进行分类和标记。

2. 语法分析，语法分析是编译过程中的第二步，它负责将词法分析得到的单词序列转换成抽象语法树。

在语法分析实验中，我们需要实现一个语法分析器，能够根据给定的文法规则，将单词序列转换成抽象语法树，并进行语法检查。

3. 语义分析，语义分析是编译过程中的第三步，它负责对抽象语法树进行语义检查和翻译。

在语义分析实验中，我们需要实现一个语义分析器，能够对抽象语法树进行类型检查、作用域分析等，并生成中间代码。

4. 代码生成，代码生成是编译过程中的最后一步，它负责将中间代码转换成目标机器代码。

在代码生成实验中，我们需要实现一个代码生成器，能够将中间代码转换成目标机器代码，并进行优化。

通过以上实验，我们可以深入理解编译原理的各个环节，并掌握编译器的设计和实现原理。

同时，实验过程中还能培养我们的动手能力和解决问题的能力，为今后的软件开发打下坚实的基础。

总之，编译原理实验是非常重要的，它能够帮助我们深入理解编译原理知识，提高我们的动手能力和解决问题的能力。

希望大家能够认真对待编译原理实验，从中获得更多的收获和成长。

一、实验目的1. 理解编译原理的基本概念，掌握编译程序的设计方法和流程。

2. 掌握编译过程中的词法分析、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等基本步骤。

3. 提高实际编程能力，培养严谨的编程思维。

二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编译器：Visual Studio 20193. 编译原理实验平台：C++语言编写三、实验内容1. 词法分析器设计（1）词法分析器原理：词法分析器是编译程序中的第一个阶段，其作用是将源程序中的字符序列转换为一系列的单词符号。

本实验采用正则表达式来定义单词符号，并使用有限自动机实现词法分析。

（2）实验步骤：a. 定义单词符号：根据实验要求，设计正则表达式来定义单词符号。

b. 构建有限自动机：根据正则表达式，构建有限自动机的状态转移图。

c. 实现词法分析器：编写C++代码实现词法分析器，包括有限自动机的构建和状态转移过程。

2. 语法分析器设计（1）语法分析器原理：语法分析器是编译程序中的第二个阶段，其作用是检查源程序中的语法结构是否正确。

本实验采用递归下降分析法实现语法分析。

（2）实验步骤：a. 定义语法规则：根据实验要求，设计语法规则。

b. 构建语法分析树：根据语法规则，构建语法分析树。

c. 实现语法分析器：编写C++代码实现语法分析器，包括递归下降分析法和语法分析树的构建。

3. 语义分析器设计（1）语义分析器原理：语义分析器是编译程序中的第三个阶段，其作用是检查源程序中的语义是否正确。

本实验采用符号表来实现语义分析。

（2）实验步骤：a. 设计符号表：根据实验要求，设计符号表结构。

b. 实现语义分析器：编写C++代码实现语义分析器，包括符号表的构建和语义检查过程。

4. 中间代码生成（1）中间代码生成原理：中间代码生成是编译程序中的第四个阶段，其作用是将源程序转换为中间代码。

本实验采用三地址码作为中间代码。

（2）实验步骤：a. 设计三地址码：根据实验要求，设计三地址码格式。

编译原理实验报告一、实验概述本次实验旨在设计并实现一个简单的词法分析器，即实现编译器的第一个阶段，词法分析。

词法分析器将一段源程序代码作为输入，将其划分为一个个的词法单元，并将其作为输出。

二、实验过程1.设计词法规则根据编程语言的规范和所需实现的功能，设计词法规则，以明确规定如何将源程序代码分解为一系列的词法单元。

2.实现词法分析器采用合适的编程语言，根据所设计的词法规则，实现词法分析器。

词法分析器的主要任务是读入源程序代码，并将其根据词法规则进行分解，生成对应的词法单元。

3.测试词法分析器设计测试用例，用于检验词法分析器的正确性和性能。

测试用例应包含各种情况下的源程序代码。

4.分析和修正错误根据测试过程中发现的问题，分析产生错误的原因，并进行修正。

重复测试和修正的过程，直到词法分析器能够正确处理所有测试用例。

三、实验结果我们设计了一个简单的词法分析器，并进行了测试。

测试用例涵盖了各种情况下的源程序代码，包括正确的代码和错误的代码。

经过测试，词法分析器能够正确处理所有的测试用例。

词法分析器将源程序代码分解为一系列的词法单元，每个词法单元包含了单词的种类和对应的值。

通过对词法单元的分析，可以进一步进行语法分析和语义分析，从而完成编译过程。

四、实验总结通过本次实验，我深入了解了编译原理的词法分析阶段。

词法分析是编译器的第一个重要阶段，它将源程序代码分解为一个个的词法单元，为后续的语法分析和语义分析提供基础。

在实现词法分析器的过程中，我学会了如何根据词法规则设计词法分析器的算法，并使用编程语言实现词法分析器。

通过测试和修正，我掌握了调试和错误修复的技巧。

本次实验的经验对我今后的编程工作有很大帮助。

编译原理是计算机科学与技术专业的核心课程之一，通过实践能够更好地理解和掌握其中的概念和技术。

我相信通过进一步的学习和实践，我能够在编译原理领域取得更大的成果。

编译原理实验报告一、实验目的编译原理是计算机科学中的重要学科，它涉及到将高级编程语言转换为计算机能够理解和执行的机器语言。

本次实验的目的是通过实际操作和编程实践，深入理解编译原理中的词法分析、语法分析、语义分析以及中间代码生成等关键环节，提高我们对编译过程的认识和编程能力。

二、实验环境本次实验使用的编程语言为C+＋，开发环境为Visual Studio 2019。

此外，还使用了一些相关的编译工具和调试工具，如 GDB 等。

三、实验内容（一）词法分析器的实现词法分析是编译过程的第一步，其任务是将输入的源程序分解为一个个单词符号。

在本次实验中，我们使用有限自动机的理论来设计和实现词法分析器。

首先，定义了各种单词符号的类别，如标识符、关键字、常量、运算符等。

然后，根据这些类别设计了相应的状态转换图，并将其转换为代码实现。

在实现过程中，使用了正则表达式来匹配输入字符串中的单词符号。

对于标识符和常量等需要进一步处理的单词符号，使用了相应的规则进行解析和转换。

（二）语法分析器的实现语法分析是编译过程的核心环节之一，其任务是根据给定的语法规则，分析输入的单词符号序列是否符合语法结构。

在本次实验中，我们使用了递归下降的语法分析方法。

首先，根据实验要求定义了语法规则，并将其转换为相应的递归函数。

在递归函数中，通过对输入单词符号的判断和处理，逐步分析语法结构。

为了处理语法错误，在分析过程中添加了错误检测和处理机制。

当遇到不符合语法规则的输入时，能够输出相应的错误信息，并尝试进行恢复。

（三）语义分析及中间代码生成语义分析的目的是对语法分析得到的语法树进行语义检查和语义处理，生成中间代码。

在本次实验中，我们使用了三地址码作为中间代码的表示形式。

在语义分析过程中，对变量的定义和使用、表达式的计算、控制流语句等进行了语义检查和处理。

对于符合语义规则的语法结构，生成相应的三地址码指令。

四、实验步骤（一）词法分析器的实现步骤1、定义单词符号的类别和对应的正则表达式。

编译原理实验报告编译原理实验报告一、实验目的1. 了解编译器的基本原理和工作过程；2. 掌握编译器设计和实现的基本方法和技巧；3. 通过设计和实现一个简单的编译器，加深对编程语言和计算机系统的理解和认识。

二、实验原理编译器是将高级语言程序翻译成机器语言程序的一种软件工具。

它由编译程序、汇编程序、链接程序等几个阶段组成。

本次实验主要涉及到的是编译程序的设计和实现。

编译程序的基本原理是将高级语言程序转换为中间代码，再将中间代码转换为目标代码。

整个过程可以分为词法分析、语法分析、语义分析、代码生成和代码优化几个阶段。

三、实验内容本次实验的设计目标是实现一个简单的四则运算表达式的编译器。

1. 词法分析根据规定的语法规则，编写正则表达式将输入的字符串进行词法分析，将输入的四则运算表达式划分成若干个单词（Token），例如：运算符、操作数等。

2. 语法分析根据定义的语法规则，编写语法分析程序，将词法分析得到的Token序列还原成语法结构，构建抽象语法树（AST）。

3. 语义分析对AST进行遍历，进行语义分析，判断表达式是否符合语法规则，检查语义错误并给出相应的提示。

4. 代码生成根据AST生成目标代码，目标代码可以是汇编代码或者机器码。

四、实验过程和结果1. 首先，根据输入的表达式，进行词法分析。

根据所定义的正则表达式，将输入的字符串划分成Token序列。

例如：输入表达式“2+3”，经过词法分析得到的Token序列为["2", "+", "3"]。

2. 然后，根据语法规则，进行语法分析。

根据输入的Token序列，构建抽象语法树。

3. 接着，对抽象语法树进行语义分析。

检查表达式是否符合语法规则，给出相应的提示。

4. 最后，根据抽象语法树生成目标代码。

根据目标代码的要求，生成汇编代码或者机器码。

五、实验总结通过本次实验，我对编译器的工作原理有了更深入的认识，掌握了编译器设计和实现的基本方法和技巧。

实验一：词法分析器一、实验目的通过编写词法分析程序，了解词法分析的过程。

二、实验内容编写能识别给定的程序设计语言的词法规则，输出单词流的识别程序。

三、实验设备及工具1．硬件：PC机Pentium100以上。

2．软件：Win2000或WinXP、BC++、VC++或JA VA开发环境。

四、实验说明以下所给文法是进行词法分析和语法分析的依据，并将该文法中涉及到的单词信息提取到了单词符号与种别对照表中。

本次实验要求编写符合该文法构词规则的词法分析器。

1. 文法G（<程序>）<程序>→BEGIN <语句表> END.<语句表>→<语句>|<语句>;<语句表><语句>→<赋值语句>︱<条件语句>︱<WHILE语句>︱<复合语句><赋值语句>→<变量>=<算术表达式><条件语句>→IF <关系表达式> THEN <语句> ELSE <语句><WHILE语句>→WHILE <关系表达式> DO <语句><复合语句>→BEGIN <语句表> END<算术表达式>→<项>|<算术表达式>+<项>|<算术表达式>-<项><项>→<变量>|<整数><关系表达式>→<算术表达式><关系运算符><算术表达式><关系运算符>→<︱= =︱><变量>→<标识符><标识符>→<标识符><字母>|<标识符><数字>|<字母><整数>→<数字>|<数字><整数><字母>→A|B|C|D|E|F|G|H|I|J|K|L|M|N|O|P|Q|R|S|T|U|V|W|X|Y|Z<数字>→0|1|2|3|4|5|6|7|8|9注意阴影部分，其中<整数>和<标识符>被看作最小词法单位。

目录实验1词法分析 (2)1.1. 目的 (2)1.2. 内容 (2)1.3. 知识 (2)1.4. 步骤 (2)1.5. 问题及解答 (4)1.6. 实验报告要求 (4)实验2自顶向下的语法分析 (5)2.1. 目的 (5)2.2. 知识 (5)2.3. 内容 (6)2.4. 步骤 (10)2.5. 问题及解答 (10)2.6. 提高 (10)2.7. 实验报告要求 (10)实验3自底向上的语法分析 (12)3.1. 目的 (12)3.2. 内容 (12)3.3. 步骤 (14)3.4. 问题 (14)3.5. 实验报告要求 (14)实验4语义分析 (15)4.1. 目的 (15)4.2. 知识 (15)4.3. 内容 (17)4.4. 步骤 (18)4.5. 实验报告要求 (18)实验5 中间代码生成实验6 代码优化与代码生成编译原理实验指导相关说明实验1、2要求独立完成。

实验3、实验4的实现代码（VC++工程）均已调试成功，打包在目录中（lab3,lab4）。

希望认真学习的同学多看看。

由于时间关系，许多地方还没来得及做好，本手册的内容可能比较繁琐。

欢迎大家提出问题和意见。

时间比较紧的同学也请关注每个实验末尾的实验报告要求。

期末实验占10分。

实验1词法分析1.1. 目的构造词法分析器，熟悉编译程序词法分析过程。

掌握 LEX 自动生成工具的使用。

1.2. 内容从本实验开始，用C语言实现一个编译系统。

词法分析是其第一步。

采用Lex工具自动生成大大简化了其中的内容。

因此本实验的重心并不在如何操作，而是在于怎样编写Lex 源程序。

而要编写Lex源程序，首先要定义源语言，即该编译系统所实现的语言。

这里作为例子，我们以C++为基础，采用其部分单词，因此不妨将我们定义的这种语言称之为Mini C++。

1.3. 知识Lex是一个词法分析器的自动构造工具。

相关资料较多。

1.4. 步骤1、在编写LEX源程序前，首先要定义一种高级语言。

编译原理实验报告******************************************************************************* ******************************************************************************* PL0语言功能简单、结构清晰、可读性强，而又具备了一般高级程序设计语言的必须部分，因而PL0语言的编译程序能充分体现一个高级语言编译程序实现的基本方法和技术。

PL/0语言文法的EBNF表示如下：<程序>::=<分程序>.<分程序> ::=[<常量说明>][<变量说明>][<过程说明>]<语句><常量说明> ::=CONST<常量定义>{，<常量定义>};<常量定义> ::=<标识符>=<无符号整数><无符号整数> ::= <数字>{<数字>}<变量说明> ::=V AR <标识符>{, <标识符>};<标识符> ::=<字母>{<字母>|<数字>}<过程说明> ::=<过程首部><分程序>{; <过程说明> };<过程首部> ::=PROCEDURE <标识符>;<语句> ::=<赋值语句>|<条件语句>|<当循环语句>|<过程调用语句>|<复合语句>|<读语句><写语句>|<空><赋值语句> ::=<标识符>:=<表达式><复合语句> ::=BEGIN <语句> {;<语句> }END<条件语句> ::= <表达式> <关系运算符> <表达式> |ODD<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><过程调用语句> ::= CALL 标识符<当循环语句> ::= WHILE <条件> DO <语句><读语句> ::= READ‘(’<标识符>{,<标识符>}‘)’<写语句> ::= WRITE‘(’<表达式>{,<表达式>}‘)’<字母> ::= a|b|…|X|Y|Z<数字> ::= 0|1|…|8|9【预处理】对于一个pl0文法首先应该进行一定的预处理，提取左公因式，消除左递归（直接或间接），接着就可以根据所得的文法进行编写代码。