编译原理词法分析和语法分析报告+代码(C语言版)

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----词法分析程序----C语⾔版#include<stdio.h>#include<string.h>#include<stdlib.h>char KeyWord[20][100]={"begin","end","if","while","var","procedure","else","for","do","int","read","write"};char yunsuanfu[]="+-*/<>%=";char fenjiefu[]=",;(){}:";int main(){char test[]="var a=10;\nvar b,c;\nprocedure p; \n\tbegin\n\t\tc=a+b\n\tend\n";int len_yunsuanfu=strlen(yunsuanfu);int len_fenjiefu=strlen(fenjiefu);puts(test);int length=strlen(test),i,j,k;for(i=0;i<length;i++){if(test[i]==' '||test[i]=='\n'||test[i]=='\t')continue;int tag=0;for(j=0;j<len_fenjiefu;j++){if(fenjiefu [j]==test[i]){printf("分界符\t%c\n",test[i]);tag=1;break;}}if(tag==1)continue;tag=0;for(j=0;j<len_yunsuanfu;j++){if(yunsuanfu[j]==test[i]){printf("运算符\t%c\n",test[i]);tag=1;break;}}if(tag==1)continue;if(test[i]>='0'&&test[i]<='9'){printf("数字\t");while(test[i]>='0'&&test[i]<='9'){printf("%c",test[i]);i++;}printf("\n");continue;}char temp[100];j=0;while(test[i]>='0'&&test[i]<='9'||test[i]>='a'&&test[i]<='z'||test[i]>='A'&&test[i]<='Z'||test[i]=='_') {temp[j++]=test[i];i++;}i--;temp[j++]='\0';tag=0;for(j=0;j<20;j++){if(strcmp(temp,KeyWord[j])==0){tag=1;printf("关键字\t%s\n",temp);break;}}if(tag==0)printf("标识符\t%s\n",temp);}}。

【编译原理】词法分析（CC++源代码+实验报告）⽂章⽬录1 实验⽬的和内容1.1实验⽬的（1）根据 PL/0 语⾔的⽂法规范，编写PL/0语⾔的词法分析程序；或者调研词法分析程序的⾃动⽣成⼯具LEX或FLEX，设计并实现⼀个能够输出单词序列的词法分析器。

（2）通过设计调试词法分析程序，实现从源程序中分离出各种类型的单词；加深对课堂教学的理解；提⾼词法分析⽅法的实践能⼒。

（3）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。

（4）掌握词法分析的实现⽅法。

（5）上机调试编出的词法分析程序。

1.2实验内容根据PL/0语⾔的⽂法规范，编写PL/0语⾔的词法分析程序。

要求：（1）把词法分析器设计成⼀个独⽴⼀遍的过程。

（2）词法分析器的输出形式采⽤⼆元式序列，即：(单词种类, 单词的值)2 设计思想2.1单词种类及其正规式（1）基本字单词的值单词类型正规式rbegin beginsym begincall callsym callconst constsym constdo dosym doend endsym endif ifsym ifodd oddsym oddprocedure proceduresym procedureread readsym readthen thensym thenvar varsym varwhile whilesym whilewrite writesym write（2）标识符单词的值单词类型正规式r标识符ident(字母)(字母|数字)*（3）常数单词的值单词类型正规式r常数number(数字)(数字)*（4）运算符单词的值单词类型正规式r+plus+-minus-*times*/slash/=eql=<>neq<><lss<<=leq<=>gtr>>=geq>=:=becomes:=（5）界符单词的值单词类型正规式r(lparen()rparen)，comma，；semicolon；.period.2.2 根据正规式构造NFA下⾯我们根据上述的正规式来构造该⽂法的NFA，如下图所⽰，其中状态0为初态，凡带双圈的状态均为终态，状态24是识别不出单词符号的出错情形，其他状态的识别情况如下图中右边的注释所⽰。

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：表2.1 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sum3.2 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。

C语言编译原理词法分析和语法分析编程语言的编写和使用离不开编译器的支持，而编译器的核心功能之一就是对代码进行词法分析和语法分析。

C语言作为一种常用的高级编程语言，也有着自己的词法分析和语法分析规则。

一、词法分析词法分析是编译器的第一阶段，也是将源代码拆分为一个个独立单词（token）的过程。

在C语言中，常见的单词包括关键字（如if、while等）、标识符（如变量名）、常量（如数字、字符常量）等。

词法分析器会根据预定义的规则对源代码进行扫描，并将扫描到的单词转化为对应的符号表示。

词法分析的过程可以通过有限自动机来实现，其中包括各种状态和状态转换规则。

词法分析器通常会使用正则表达式和有限自动机的方法来进行实现。

通过词法分析，源代码可以被分解为一个个符号，为后续的语法分析提供基础。

二、语法分析语法分析是编译器的第二阶段，也是将词法分析得到的单词序列转换为一棵具有语法结构的抽象语法树（AST）的过程。

在C语言中，语法分析器会根据C语言的文法规则，逐句解析源代码，并生成相应的语法树。

C语言的语法规则相对复杂，其中包括了各种语句、表达式、声明等。

语法分析的过程主要通过递归下降分析法、LR分析法等来实现。

语法分析器会根据文法规则建立语法树的分析过程，对每个语法结构进行逐步推导和分析，最终生成一棵完整的语法树。

三、编译器中的词法分析和语法分析在编译器中实现词法分析和语法分析是一项重要的技术任务。

编译器通常会将词法分析和语法分析整合在一起，形成一个完整的前端。

在C语言编译器中，词法分析和语法分析器会根据C语言的词法规则和文法规则，对源代码进行解析，并生成相应的中间表示形式，如语法树或者中间代码。

词法分析和语法分析的结果会成为后续编译器中各个阶段的输入，如语义分析、中间代码生成、目标代码生成等。

编译器的优化和错误处理也与词法分析和语法分析有密切关系。

因此，对词法分析和语法分析的理解和实现对于编译器开发者而言是非常重要的。

一、实验目的1. 理解编译原理的基本概念和原理。

2. 掌握编译器的各个阶段及其实现方法。

3. 能够运用编译原理的知识解决实际问题。

二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：C++3. 开发工具：Visual Studio 20194. 实验内容：词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化、目标代码生成三、实验内容1. 词法分析（1）实验目的：实现一个简单的词法分析器，将源代码中的字符序列转换为词法符号序列。

（2）实验步骤：1）定义词法符号类型，包括标识符、关键字、运算符、常量等。

2）设计词法分析器算法，对源代码进行遍历，将字符序列转换为词法符号序列。

3）实现词法分析器程序，输出词法符号序列。

（3）实验结果：输入源代码：int a = 10;输出词法符号序列：{<int, int>, <a, a>, <=, =>, <10, 10>, <;, ;>}2. 语法分析（1）实验目的：实现一个简单的语法分析器，将词法符号序列转换为抽象语法树（AST）。

（2）实验步骤：1）定义语法规则，包括产生式、非终结符、终结符等。

2）设计语法分析算法，根据语法规则对词法符号序列进行解析，生成AST。

3）实现语法分析器程序，输出AST。

（3）实验结果：输入词法符号序列：{<int, int>, <a, a>, <=, =>, <10, 10>, <;, ;>}输出AST：```AST:- ExpressionStatement- Expression- BinaryExpression- Identifier: a- Operator: =- Constant: 10```3. 语义分析（1）实验目的：实现语义分析器，对AST进行语义检查，确保程序的正确性。

（2）实验步骤：1）定义语义规则，包括类型检查、作用域检查等。

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sum3.2 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。

语法分析一、实验目的编制一个递归下降分析程序，实现对词法分析程序所提供的单词序列的语法检查和结构分析。

二、实验要求利用C语言编制递归下降分析程序，并对简单语言进行语法分析。

2.1 待分析的简单语言的语法用扩充的BNF表示如下：⑴<程序>：：=begin<语句串>end⑵<语句串>：：=<语句>{；<语句>}⑶<语句>：：=<赋值语句>⑷<赋值语句>：：=ID：=<表达式>⑸<表达式>：：=<项>{+<项> | -<项>}⑹<项>：：=<因子>{*<因子> | /<因子>⑺<因子>：：=ID | NUM | （<表达式>）2.2 实验要求说明输入单词串，以“#”结束，如果是文法正确的句子，则输出成功信息，打印“success”，否则输出“error”。

例如：输入begin a:=9; x:=2*3; b:=a+x end #输出success！输入x:=a+b*c end #输出error2.3 语法分析程序的酸法思想（1）主程序示意图如图2-1所示。

图2-1 语法分析主程序示意图（2）递归下降分析程序示意图如图2-2所示。

（3）语句串分析过程示意图如图2-3所示。

图2-3 语句串分析示意图图2-2 递归下降分析程序示意图（4）statement语句分析程序流程如图2-4、2-5、2-6、2-7所示。

图2-4 statement语句分析函数示意图图2-5 expression表达式分析函数示意图图2-7 factor分析过程示意图三、语法分析程序的C语言程序源代码：#include "stdio.h"#include "string.h"char prog[100],token[8],ch;char *rwtab[6]={"begin","if","then","while","do","end"};int syn,p,m,n,sum;int kk;factor();expression();yucu();term();statement();lrparser();scaner();main(){p=kk=0;printf("\nplease input a string (end with '#'): \n");do{ scanf("%c",&ch);prog[p++]=ch;}while(ch!='#');p=0;scaner();lrparser();getch();}lrparser(){if(syn==1){scaner(); /*读下一个单词符号*/yucu(); /*调用yucu()函数；*/if (syn==6){ scaner();if ((syn==0)&&(kk==0))printf("success!\n");}else { if(kk!=1) printf("the string haven't got a 'end'!\n");kk=1;}}else { printf("haven't got a 'begin'!\n");kk=1;}return;}yucu(){statement(); /*调用函数statement();*/while(syn==26){scaner(); /*读下一个单词符号*/if(syn!=6)statement(); /*调用函数statement();*/}return;}statement(){ if(syn==10){scaner(); /*读下一个单词符号*/if(syn==18){ scaner(); /*读下一个单词符号*/ expression(); /*调用函数statement();*/ }else { printf("the sing ':=' is wrong!\n");kk=1;}}else { printf("wrong sentence!\n");kk=1;}return;}expression(){ term();while((syn==13)||(syn==14)){ scaner(); /*读下一个单词符号*/ term(); /*调用函数term();*/}return;}term(){ factor();while((syn==15)||(syn==16)){ scaner(); /*读下一个单词符号*/ factor(); /*调用函数factor(); */ }return;}factor(){ if((syn==10)||(syn==11)) scaner();else if(syn==27){ scaner(); /*读下一个单词符号*/expression(); /*调用函数statement();*/ if(syn==28)scaner(); /*读下一个单词符号*/else { printf("the error on '('\n");kk=1;}}else { printf("the expression error!\n");kk=1;}return;}scaner(){ sum=0;for(m=0;m<8;m++)token[m++]=NULL;m=0;ch=prog[p++];while(ch==' ')ch=prog[p++];if(((ch<='z')&&(ch>='a'))||((ch<='Z')&&(ch>='A'))){ while(((ch<='z')&&(ch>='a'))||((ch<='Z')&&(ch>='A'))||((ch>='0')&&(ch<='9'))) {token[m++]=ch;ch=prog[p++];}p--;syn=10;token[m++]='\0';for(n=0;n<6;n++)if(strcmp(token,rwtab[n])==0){ syn=n+1;break;}}else if((ch>='0')&&(ch<='9')){ while((ch>='0')&&(ch<='9')){ sum=sum*10+ch-'0';ch=prog[p++];}p--;syn=11;}else switch(ch){ case '<':m=0;ch=prog[p++];if(ch=='>'){ syn=21;}else if(ch=='='){ syn=22;}else{ syn=20;p--;}break;case '>':m=0;ch=prog[p++];if(ch=='='){ syn=24;}else{ syn=23;p--;}break;case ':':m=0;ch=prog[p++];if(ch=='='){ syn=18;}else{ syn=17;p--;}break;case '+': syn=13; break;case '-': syn=14; break;case '*': syn=15;break;case '/': syn=16;break;case '(': syn=27;break;case ')': syn=28;break;case '=': syn=25;break;case ';': syn=26;break;case '#': syn=0;break;default: syn=-1;break;}}四、结果分析：输入begin a:=9; x:=2*3; b:=a+x end # 后输出success！如图4-1所示：图4-1输入x:=a+b*c end # 后输出error 如图4-2所示：图4-2五、总结：通过本次试验，了解了语法分析的运行过程，主程序大致流程为：“置初值”→调用scaner 函数读下一个单词符号→调用IrParse→结束。