编译原理-词法分析
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编译原理词法分析与语法分析的核心算法编译原理是计算机科学与技术领域中的一门重要课程。
在编程中,我们常常需要将高级语言编写的程序翻译成机器语言,使计算机能够理解并执行我们编写的程序。
而编译原理中的词法分析和语法分析是编译器的两个核心算法。
一、词法分析词法分析是编译器的第一个阶段,它负责将输入的字符序列(源代码)划分为一个个的有意义的词素(Token),并生成相应的词法单元(Lexeme)。
词法分析的核心算法主要包括以下两个步骤:1. 正则表达式到有限自动机的转换:正则表达式是一种描述字符串匹配模式的表达式,它可以用来描述词法分析中各种词素的规则。
而有限自动机则是一种用来识别或匹配正则表达式所描述的模式的计算模型。
将正则表达式转换为有限自动机是词法分析的关键步骤之一。
2. 词法分析器的生成:在将正则表达式转换为有限自动机后,我们可以使用生成器工具(如Lex、Flex等)来生成词法分析器。
词法分析器可以按照预定的规则扫描源代码,并将识别出的词素转换成相应的词法单元,供后续的语法分析使用。
二、语法分析语法分析是编译器的第二个阶段,它负责分析和处理词法分析阶段生成的词法单元序列,并根据预定的语法规则确定语法正确的序列。
语法分析的核心算法主要包括以下两个步骤:1. 上下文无关文法的定义:上下文无关文法(Context-Free Grammar,简称CFG)是一种用于描述形式语言的文法。
它由一组产生式和终结符号组成,可以用于描述语法分析中的语法规则。
在语法分析中,我们需要根据具体编程语言的语法规则,编写相应的上下文无关文法。
2. 语法分析器的生成:通过使用生成器工具(如Yacc、Bison等),我们可以根据上下文无关文法生成语法分析器。
语法分析器可以根据预先定义的文法规则,对词法单元序列进行分析,并构建出语法树(Parse Tree)供后续的语义分析和代码生成使用。
综上所述,词法分析与语法分析是编译原理中的两个重要阶段,也是实现编译器的核心算法。
编译原理词法分析实验报告实验名称:词法分析器的设计与实现一、实验目的:1.熟悉编译原理中词法分析的基本概念和原理;2.掌握正则表达式的使用方法;3.实现一个简单的词法分析器。
二、实验内容:1.设计一个简单的编程语言,包含如下几种类型的词法单元:关键字、标识符、常量、运算符和界符。
2.使用正则表达式定义每种词法单元的模式。
3.设计一个词法分析器,将源代码中的每个词法单元识别出来并输出。
三、实验步骤:1. 确定编程语言的词法单元类型和正则表达式模式,定义相应的单词类型(如 TokenType)和模式(如 regex)。
2. 实现一个词法分析器的类 Lexer,包含以下方法:(1)一个构造方法,用于初始化词法分析器的输入源代码。
(2) 一个getNextToken方法,用于获取源代码中的下一个词法单元。
3. 在getNextToken方法中,使用正则表达式逐个识别源代码中的词法单元,并返回相应的Token对象。
4. 设计一个Token类,包含以下属性:词法单元类型、词法单元的值和位置信息等。
5.在主程序中使用词法分析器,将源代码中的每个词法单元识别出来并输出。
四、实验结果:1.设计一个简单的编程语言,包含如下词法单元类型(示例):(1) 关键字:if、else、while、for等;(2)标识符:变量名等;(3)常量:整数、浮点数、字符串等;(4)运算符:+、-、*、/、=等;(5)界符:(、)、{、}、;等。
2. 实现一个词法分析器,识别出源代码中的每个词法单元,并输出相应的Token对象。
五、实验总结:通过本次实验,我熟悉了编译原理中词法分析的基本概念和原理,并掌握了正则表达式的使用方法。
我成功完成了一个简单的词法分析器的设计与实现,实现了源代码中每个词法单元的识别与输出。
这次实验对我深化了对编译原理中词法分析的理解,并提高了我的编程能力。
编译原理中的词法分析与语法分析原理解析编译原理中的词法分析和语法分析是编译器中两个基本阶段的解析过程。
词法分析(Lexical Analysis)是将源代码按照语法规则拆解成一个个的词法单元(Token)的过程。
词法单元是代码中的最小语义单位,如标识符、关键字、运算符、常数等。
词法分析器会从源代码中读取字符流,将字符流转换为具有词法单元类型和属性值的Token序列输出。
词法分析过程中可能会遇到不合法的字符序列,此时会产生词法错误。
语法分析(Syntax Analysis)是对词法单元序列进行语法分析的过程。
语法分析器会根据语法规则,将词法单元序列转换为对应的抽象语法树(Abstract Syntax Tree,AST)。
语法规则用于描述代码的结构和组织方式,如变量声明、函数定义、控制流结构等。
语法分析的过程中,语法分析器会检查代码中的语法错误,例如语法不匹配、缺失分号等。
词法分析和语法分析是编译器的前端部分,也是编译器的基础。
词法分析和语法分析的正确性对于后续的优化和代码生成阶段至关重要。
拓展部分:除了词法分析和语法分析,编译原理中还有其他重要的解析过程,例如语义分析、语法制导翻译、中间代码生成等。
语义分析(Semantic Analysis)是对代码进行语义检查的过程。
语义分析器会根据语言的语义规则检查代码中的语义错误,例如类型不匹配、变量声明未使用等。
语义分析还会进行符号表的构建,维护变量和函数的属性信息。
语法制导翻译(Syntax-Directed Translation)是在语法分析的过程中进行语义处理的一种技术。
通过在语法规则中嵌入语义动作(Semantic Action),语法制导翻译可在语法分析的同时进行语义处理,例如求解表达式的值、生成目标代码等。
中间代码生成(Intermediate Code Generation)是将高级语言源代码转换为中间表示形式的过程。
中间代码是一种抽象的表示形式,可以是三地址码、四元式等形式。
编译原理实验⼀词法分析实验⼀词法分析【实验⽬的】 (1)熟悉词法分析器的基本功能和设计⽅法; (2)掌握状态转换图及其实现; (3)掌握编写简单的词法分析器⽅法。
【实验内容】 对⼀个简单语⾔的⼦集编制⼀个⼀遍扫描的词法分析程序。
【实验要求】 (1)待分析的简单语⾔的词法 1) 关键字 begin if then while do end 2) 运算符和界符 := + - * / < <= <> > >= = ; ( ) # 3) 其他单词是标识符(ID)和整形常数(NUM),通过以下正规式定义: ID=letter(letter|digit)* NUM=digitdigit* 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编码 (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。
syn 为单词种别码; token 为存放的单词⾃⾝字符串; sum 为整形常数。
【实验代码】1 #include<iostream>2 #include<string.h>3 #include<conio.h>4 #include<ctype.h>5using namespace std;6int sum,syn,p,m,n;7char ch,chs[8],s[100];8char *tab[6]={"begin","if","then","while","do","end"};910int scanner(){11for(n=0;n<8;n++) chs[n]='\0';12 m=0;13 n=0;14 ch=s[p++];15while(ch=='') ch=s[p++];16if(isalpha(ch)){17while(isalpha(ch)||isdigit(ch)){18//isalpha(ch)函数:判断字符ch是否为英⽂字母,⼩写字母为2,⼤写字母为1,若不是字母019//isdigit(ch)函数:判断字符ch是否为数字,是返回1,不是返回020 chs[m++]=ch;21 ch=s[p++];22 }23 syn=10;24for(n=0;n<6;n++)25if(strcmp(chs,tab[n])==0) syn=n+1;26 p--;27 }else if(isdigit(ch)){28 sum=0;29while(isdigit(ch)){30 sum=sum*10+(ch-'0');31 ch=s[p++];32 }33 syn=11;34 p--;35 }else if(ch==':'){36 syn=17;37 chs[m++]=ch;38 ch=s[p++];39if(ch=='='){ syn=18;chs[m]=ch;p++;}40 p--;41 }else if(ch=='<'){42 syn=20;43 chs[m++]=ch;44 ch=s[p++];45if(ch=='>') { syn=21;chs[m]=ch;p++;}46if(ch=='=') { syn=22;chs[m]=ch;p++;}47 p--;48 }else if(ch=='>'){49 syn=23;50 chs[m++]=ch;51 ch=s[p++];52if(ch=='=') { syn=24;chs[m]=ch;p++;}53 p--;54 }else switch(ch){55case'+':syn=13;chs[m]=ch;break;56case'-':syn=14;chs[m]=ch;break;57case'*':syn=15;chs[m]=ch;break;58case'/':syn=16;chs[m]=ch;break;59case'=':syn=25;chs[m]=ch;break;60case';':syn=26;chs[m]=ch;break;61case'(':syn=27;chs[m]=ch;break;62case')':syn=28;chs[m]=ch;break;63case'#':syn=0;chs[m]=ch;break;64default:syn=-1;65 }66return0;67 }68int main(){69 p=0;70 cout<<"Please input code and end with character '#':"<<endl;71do{72//cin>>ch;不识别空格73 ch=getchar();74 s[p++]=ch;75 }while(ch!='#');76 p=0;77do{78 scanner();79switch(syn){80case11:cout<<'('<<syn<<','<<sum<<')'<<endl;break;81case -1:cout<<'('<<syn<<','<<"error"<<')'<<endl;break;82default:cout<<'('<<syn<<','<<chs<<')'<<endl;83 }84 }while(syn!=0);85//getch():是⼀个不回显函数,当⽤户按下某个字符时,函数⾃动读取,⽆需按回车,所在头⽂件是conio.h。
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。
编译原理词法分析与语法分析的过程与方法编译原理是计算机科学领域中的重要内容之一,它研究如何将高级语言程序转化为机器语言的过程。
其中,词法分析和语法分析是编译原理中的两个重要阶段。
本文将详细介绍词法分析与语法分析的过程与方法。
一、词法分析的过程与方法词法分析是编译器的第一个阶段,其主要任务是将源程序的字符序列划分成有意义的语言单元,也就是词法单元。
以下是词法分析的过程与方法:1. 扫描:词法分析器从源程序中读取字符序列,并按照事先定义的规则进行扫描。
2. 划分词法单元:根据事先定义的规则,词法分析器将字符序列划分为不同的词法单元,如关键字、标识符、常量、运算符等。
3. 生成词法单元流:将划分好的词法单元按照顺序生成词法单元流,方便后续的语法分析阶段使用。
4. 错误处理:在词法分析过程中,如果发现了不符合规则的字符序列,词法分析器会进行错误处理,并向用户报告错误信息。
二、语法分析的过程与方法语法分析是编译器的第二个阶段,其主要任务是分析词法单元流,并判断是否符合语法规则。
以下是语法分析的过程与方法:1. 构建语法树:语法分析器根据语法规则构建抽象语法树(AST),用于表示源程序的语法结构。
2. 自顶向下分析:自顶向下分析是一种常用的语法分析方法,它从根节点开始,按照语法规则向下递归分析,直到生成叶子节点对应的词法单元。
3. 底部向上分析:底部向上分析是另一种常用的语法分析方法,它从词法单元开始,逐步合并为更高级的语法结构,直到生成抽象语法树的根节点。
4. 错误处理:在语法分析过程中,如果发现了不符合语法规则的词法单元流,语法分析器会进行错误处理,并向用户报告错误信息。
三、词法分析与语法分析的关系与区别词法分析和语法分析在编译原理中起着不同的作用:1. 关系:词法分析是语法分析的前置阶段,它为语法分析提供了有意义的词法单元流。
语法分析基于词法单元流构建语法树,判断源程序是否满足语法规则。
2. 区别:词法分析主要关注词法单元的划分和分类,它是基于字符序列的处理;而语法分析主要关注词法单元之间的组合和语法结构的判断,它是基于语法规则的处理。
实验一:词法分析一、实验目的:1、通过设计编制调试一个具体的词法分析程序,加深对词法分析原理的理解。
并掌握在对程序设计语言源程序进行扫描过程中将其分解为各类单词的词法分析方法。
2、编制一个读单词过程,从输入的源程序中,识别出各个具有独立意义的单词,即基本关键字、标识符、常数、运算符、分隔符五大类。
并依次输出各个单词的内部编码及单词符号自身值。
(遇到错误时可显示“Error”,然后跳过错误部分继续显示)二、实验预习提示1、词法分析器的功能和输出格式词法分析器的功能是输入源程序,输出单词符号。
词法分析器的单词符号常常表示成以下的二元式(单词种别码,单词符号的属性值)。
本实验中,采用的是一类符号一种别码的方式。
2、单词的BNF表示<标识符>-> <字母><字母数字串><字母数字串>-><字母><字母数字串>|<数字><字母数字串>|<下划线><字母数字串>|ε<无符号整数>-> <数字><数字串><数字串>-> <数字><数字串> |ε<加法运算符>-> +<减法运算符>->-<大于关系运算符>->><大于等于关系运算符>-> >=3、“超前搜索”方法词法分析时,常常会用到超前搜索方法。
如当前待分析字符串为“a>+”,当前字符为’>’,此时,分析器到底是将其分析为大于关系运算符还是大于等于关系运算符呢?显然,只有知道下一个字符是什么才能下结论。
于是分析器读入下一个字符’+’,这时可知应将’>’解释为大于运算符。
但此时,超前读了一个字符’+’,所以要回退一个字符,词法分析器才能正常运行。
在分析标识符,无符号整数等时也有类似情况。
编译原理词法分析
编译原理的词法分析是编译器中的一个重要过程,它负责将源代码分
割成一个个的词法单元(Token)。
词法单元是程序中的最小语法单位,
如标识符、关键字、运算符、常数等。
词法分析的主要任务是从左到右扫描源代码字符流,逐个字符进行解析,并根据预先定义的词法规则识别出各种词法单元。
为了实现词法分析,通常会采用有限自动机(DFA)或正则表达式来描述词法规则。
具体的词法分析过程包括以下几个步骤:
1.建立输入缓冲区:将源代码存储在缓冲区中,方便逐个字符进行读
取和处理。
2.扫描字符流:从缓冲区中逐个字符读取并处理,跳过空白字符(空格、制表符、换行符等)。
3.根据词法规则识别词法单元:根据预先定义的词法规则,将字符序
列转换为词法单元,并记录其类型和属性信息。
4.错误处理:如果遇到无法识别的字符序列或不符合词法规则的情况,进行相应的错误处理并报告错误。
5.输出词法单元流:将识别出的词法单元按照顺序输出,作为下一步
的输入。
词法分析是编译器的前端处理阶段,它为语法分析提供了基础数据,
将源代码转化为一个个的词法单元,为后续的语法分析、语义分析和代码
生成等阶段提供支持。
编译原理的词法分析与语法分析编译原理是计算机科学中的一门重要课程,它研究如何将源代码转换为可执行的机器代码。
在编译过程中,词法分析和语法分析是其中两个基本的阶段。
本文将分别介绍词法分析和语法分析的基本概念、原理以及实现方法。
1. 词法分析词法分析是编译过程中的第一个阶段,主要任务是将输入的源代码分解成一个个的词法单元。
词法单元是指具有独立意义的最小语法单位,比如变量名、关键字、操作符等。
词法分析器通常使用有限自动机(finite automaton)来实现。
在词法分析的过程中,需要定义词法规则,即描述每个词法单元的模式。
常见的词法规则有正则表达式和有限自动机。
词法分析器会根据这些规则匹配输入的字符序列,并生成相应的词法单元。
2. 语法分析语法分析是编译过程中的第二个阶段,它的任务是将词法分析器生成的词法单元序列转换为语法树(syntax tree)或抽象语法树(abstract syntax tree)。
语法树是源代码的一种抽象表示方式,它反映了源代码中语法结构和运算优先级的关系。
语法分析器通常使用上下文无关文法(context-free grammar)来描述源代码的语法结构。
常见的语法分析算法有递归下降分析法、LR分析法和LL分析法等。
递归下降分析法是一种自顶向下的分析方法,它从源代码的起始符号开始,递归地展开产生式,直到匹配到输入的词法单元。
递归下降分析法的实现比较直观,但对于左递归的文法处理不方便。
LR分析法是一种自底向上的分析方法,它使用一个自动机来分析输入的词法单元,并根据文法规则进行规约操作,最终生成语法树。
常见的LR分析法有LR(0)、SLR、LR(1)和LALR等。
LL分析法是一种自顶向下的分析方法,它从源代码的起始符号开始,预测下一个要匹配的词法单元,并进行相应的推导规则。
LL分析法常用于编程语言中,如Java和Python。
3. 词法分析和语法分析的关系词法分析是语法分析的一个子阶段,它为语法分析器提供了一个符号序列,并根据语法规则进行分析和匹配。
编译原理词法分析与语法分析在计算机科学领域,编译器是一个非常重要的工具,它将高级程序语言转换为能够被计算机处理的低级机器语言。
编译器的设计与开发离不开以下两个主要部分:词法分析和语法分析。
本文将着重介绍编译原理中的词法分析和语法分析的定义、原理、方法以及它们之间的关系。
一、词法分析词法分析是编译器的第一个阶段,负责将源代码转化为一个个“词法单元”,也称为“记号”。
词法单元是计算机程序中的最小语义单位,例如变量名、关键字、操作符等。
词法分析器会从源代码中连续读取字符,并将其组成具有独立意义的词法单元。
词法分析的主要任务是识别代码中的词法单元,并将其分类。
它采用正则表达式来定义词法单元的模式,并通过有限状态自动机(FSM)进行匹配。
以下是词法分析的一般步骤:1. 输入源代码,逐字符读取。
2. 将字符组合成词法单元。
3. 跳过空格、换行符等不相关的字符。
4. 使用正则表达式判断词法单元的类型。
5. 将识别出的词法单元传递给语法分析阶段。
二、语法分析语法分析是编译器的第二个阶段,它将从词法分析器获得的词法单元串转换为语法树。
语法树是一种树状结构,用于表示程序的语法结构。
它通过分析词法单元之间的关系来检查程序是否符合语法规则。
在语法分析过程中,会根据源代码中的语法规则使用上下文无关文法(Context-Free Grammar)进行分析。
常用的语法分析算法有自顶向下分析(Top-Down Parsing)和自底向上分析(Bottom-Up Parsing)。
自顶向下分析是从语法的起始符号开始,逐步展开已识别的符号,直到生成源代码。
这种分析方法常用的算法有LL(k)和递归下降(Recursive Descent)。
自顶向下分析器按照语法规则从上到下预测并展开符号。
自底向上分析是从词法单元串的底部开始,逐步归约已识别的符号,直到生成源代码。
这种分析方法常用的算法有LR(k)和LALR(k)。
自底向上分析器按照语法规则从下往上扫描,并进行归约操作。
编译原理的名词解释编译原理是计算机科学中的一门重要课程,它研究的是如何将高级语言程序转化为计算机能够执行的机器指令。
编译原理涉及许多专业术语和概念,下面将对其中一些重要的名词进行解释。
词法分析(Lexical Analysis)词法分析是编译过程中的第一个阶段,也被称为扫描器。
它负责将源程序中的字符序列转化为单词(词法单元)的序列。
在词法分析的过程中,会忽略不需要关注的字符,如空格和注释。
语法分析(Syntax Analysis)语法分析是编译过程中的第二个阶段,也被称为解析器。
它负责根据词法分析阶段产生的词法单元序列,构建出一棵语法树。
通过语法分析,可以检查源程序是否符合语法规范,并将程序转化为抽象语法树。
语义分析(Semantic Analysis)语义分析是编译过程中的第三个阶段,它负责对语法树进行语义检查和语义规则的应用。
语义分析可以捕捉到一些错误,在编译过程中对源程序进行修正。
此外,语义分析还对程序中的语义逻辑进行处理,包括类型检查、作用域检查等。
中间代码生成(Intermediate Code Generation)中间代码是一种介于高级语言和目标机器语言之间的中间形式。
中间代码生成是编译过程中的一个重要阶段,它将源程序翻译为一种中间表示形式。
中间代码的生成可以便于程序的优化和后续阶段的处理。
代码优化(Code Optimization)代码优化是编译过程中的一个关键环节,它旨在改进生成的目标代码的效率和质量。
代码优化技术包括常量传播、死代码消除、循环优化等。
通过代码优化,可以提高程序的执行效率和资源利用率,改善程序的性能。
目标代码生成(Code Generation)目标代码生成是编译过程中的最后一个阶段,它将中间代码转化为目标机器的机器指令。
目标代码生成需要考虑目标机器的硬件特性和指令集,将中间代码转化为可以被计算机直接执行的机器指令。
符号表(Symbol Table)符号表是编译器中非常重要的数据结构,用于存储程序中出现的所有标识符的信息。
编译原理词法分析与语法分析的基本原理与实现编译原理是计算机科学的核心课程之一,它研究如何将高级语言编写的程序转换为计算机可以执行的机器码。
而词法分析和语法分析则是编译原理中的两个重要组成部分,它们负责将源代码分解为更加抽象和易于处理的单元,以供后续的语义分析和代码生成阶段使用。
一、词法分析的基本原理与实现词法分析是编译器的第一道工序,它负责将源代码按照词素的单位进行分解,生成一个个词法单元(Token)。
词法单元是计算机程序中最小的、有着确定含义的语法单元,例如关键字、标识符、常数、运算符等。
词法分析器根据编程语言的词法规则,通过有限自动机(DFA)来实现对源代码的扫描和分析。
词法分析的基本原理可以概括为以下几个步骤:1. 正则表达式定义词法规则:不同的编程语言有着不同的词法规则,可以通过正则表达式的方式来定义关键字、标识符、运算符等的模式。
2. 构建有限自动机(DFA):根据正则表达式的定义,可以通过状态转换图的方式来构造一个有限自动机。
这个自动机可以根据输入的字符逐步进行状态转换,最终确定每个输入字符的类型。
3. 扫描源代码:将源代码作为输入输入到DFA中,逐个字符进行扫描,并根据状态转换图确定每个词法单元的类型。
4. 生成词法单元(Token):根据扫描的结果,生成对应的词法单元,包括单词的类型和对应的值。
实现词法分析的方式有很多种,常用的方法包括手动写正则表达式和有限自动机,以及使用词法分析生成器(Lexical Analyzer Generator)等现成工具。
二、语法分析的基本原理与实现语法分析是编译器的第二道工序,它负责根据词法分析的结果,构建抽象语法树(Abstract Syntax Tree,AST)。
抽象语法树是用来描述源代码语法结构的一个抽象数据结构,它将源代码转换为一棵以表达式和语句为节点的树。
语法分析的基本原理可以概括为以下几个步骤:1. 文法定义:编程语言的语法结构可以通过上下文无关文法(Context-Free Grammar,CFG)来定义,即通过产生式对非终结符进行扩展。
实验一词法分析一、实验目的:编制一个读单词过程,从输入的源程序中,识别出各个具有独立意义的单词,即基本保留字、标识符、常数、运算符、分隔符五大类。
并依次输出各个单词的内部编码及单词符号自身值。
二、实验内容:如源程序为C语言。
输入如下一段:main(){int a=-5,b=4,j;if(a>=b)j=a-b;else j=b-a;}要求输出如图:(2,”main”)(5,”(”)(5,”)”)(5,”{”)(1,”int”)(2,”a”)(4,”=”)(3,”-5”)(5,”,”)(2,”b”)(4,”=”)(3,”4”)(5,”,”)(2,”j”)(5,”;”)(1,”if”)(5,”(”)(2,”a”)(4,”>=”)(2,”b”)(5,”)”)(2,”j”)(4,”=”)(2,”a”)(4,”-”)(2,”b”)(5,”;”)(1,”else”)(2,”j”)(4,”=”)(2,”b”)(4,”-”)(2,”a”)(5,”;”)(5,”}”)在示例程序的基础上,增加对自加、自减、正负号的判断。
三、源程序:#include<iostream>using namespace std;FILE *fp;char cbuffer;char *key[8]={"if","else","for","while","do","return","break","continue"};int atype,id=4;int search(char searchchar[ ],int wordtype) /*判断单词是保留字还是标识符*/{int i=0;int p;switch (wordtype){case 1:for (i=0;i<=7;i++){if (strcmp(key[i],searchchar)==0){ p=i+1; break; } /*是保留字则p为非0且不重复的整数*/ else p=0; /*不是保留字则用于返回的p=0*/}return(p);}}char alphaprocess(char buffer){ int atype; /*保留字数组中的位置*/int i=-1;char alphatp[20];while ((isalpha(buffer))||(isdigit(buffer))||buffer=='_'){alphatp[++i]=buffer;buffer=fgetc(fp);} /*读一个完整的单词放入alphatp数组中*/alphatp[i+1]='\0';atype=search(alphatp,1);/*对此单词调用search函数判断类型*/if(atype!=0){ printf("%s, (1,%d)\n",alphatp,atype-1); id=1; }else{ printf("(%s ,2)\n",alphatp); id=2; }return buffer;}char digitprocess(char buffer){int i=-1;char digittp[20];while ((isdigit(buffer))){digittp[++i]=buffer;buffer=fgetc(fp);}digittp[i+1]='\0';printf("(%s ,3)\n",digittp);id=3;return(buffer); }char otherprocess(char buffer){char ch[20];ch[0]=buffer;ch[1]='\0';if(ch[0]==','||ch[0]==';'||ch[0]=='{'||ch[0]=='}'||ch[0]=='('||ch[0]==')') { printf("(%s ,5)\n",ch);buffer=fgetc(fp);id=4;return(buffer);}if(ch[0]=='*'||ch[0]=='/'){ printf("(%s ,4)\n",ch);buffer=fgetc(fp);id=4;return(buffer);}if(ch[0]=='='||ch[0]=='!'||ch[0]=='<'||ch[0]=='>'){ buffer=fgetc(fp);if(buffer=='='){ ch[1]=buffer;ch[2]='\0';printf("(%s ,4)\n",ch);}else {printf("(%s ,4)\n",ch);id=4;return(buffer);}buffer=fgetc(fp);id=4;return(buffer);}if(ch[0]=='+'||ch[0]=='-'){if(id==4){ /*在当前符号以前是运算符,则此时为正负号*/ int i=1;buffer=fgetc(fp);ch[1]=buffer;ch[2]='\0';if(ch[0] == ch[1]){printf("(%s,3)\n",ch);buffer=fgetc(fp);return buffer;}while(isdigit(ch[i])){ch[++i] = fgetc(fp);}ch[i] = '\0';id=3;printf("(%s ,3)\n",ch);return(buffer);}buffer=fgetc(fp);ch[1]=buffer;if(ch[0] == ch[1]){ch[2]='\0';printf("(%s,3)\n",ch);buffer=fgetc(fp);return buffer;}ch[1]='\0';printf("(%s ,4)\n",ch);buffer=fgetc(fp);id=4;return(buffer);}}void main(){if ((fp=fopen("example.c","r"))==NULL) /*只读方式打开一个文件*/ printf("error");else{cbuffer = fgetc(fp); /*fgetc( )函数:从磁盘文件读取一个字符*/while (cbuffer!=EOF){if(cbuffer==' '||cbuffer=='\n') /*掠过空格和回车符*/cbuffer=fgetc(fp);elseif(isalpha(cbuffer))cbuffer=alphaprocess(cbuffer);elseif (isdigit(cbuffer))cbuffer=digitprocess(cbuffer);else cbuffer=otherprocess(cbuffer);}}system("pause");}四、实验运行结果:五、实验心得:通过这次实验,更加深了我对编译中的词法分析过程的理解,我将老师所给的示例加以修改,添加了++,--,以及正负号的判断,虽然还有很多实际问题没有考虑进去,例如程序中若有‘//’或者‘/*..*/’时则无法判断出解释语句。
编译原理第三版课后答案1. 词法分析。
1.1 什么是词法分析?它的作用是什么?词法分析是编译过程中的第一个阶段,它的主要作用是将源代码中的字符序列转换成单词(Token)序列,同时识别出每个单词的种类(标识符、关键字、常数、运算符等)。
词法分析的结果将作为语法分析的输入,为后续的语义分析和代码生成提供基础。
1.2 词法分析的主要步骤有哪些?词法分析的主要步骤包括扫描、识别和归类。
首先,词法分析器会从源代码中逐个读取字符,并将它们组合成单词。
然后,词法分析器会根据事先定义好的词法规则,识别出每个单词的种类,并将其归类为相应的Token。
1.3 请简要介绍一下有限自动机(DFA)在词法分析中的应用。
有限自动机(DFA)是词法分析中常用的一种工具,它可以根据事先定义好的状态转移规则,对输入的字符序列进行逐个扫描,并最终确定每个单词的种类。
DFA具有高效、简洁的特点,能够快速地识别出单词,并将其转换成Token序列。
2. 语法分析。
2.1 什么是语法分析?它的作用是什么?语法分析是编译过程中的第二个阶段,它的主要作用是将词法分析得到的Token序列转换成抽象语法树(AST),同时检查源代码中是否存在语法错误。
语法分析的结果将为后续的语义分析和代码生成提供基础。
2.2 语法分析的主要步骤有哪些?语法分析的主要步骤包括识别、分析和构建。
首先,语法分析器会从词法分析得到的Token序列中逐个读取Token,并根据语法规则进行识别和分析。
然后,语法分析器会根据语法规则构建抽象语法树,以表示源代码的结构和语法关系。
2.3 请简要介绍一下递归下降分析法在语法分析中的应用。
递归下降分析法是语法分析中常用的一种方法,它通过递归地调用自身来分析源代码的语法结构。
递归下降分析法具有简单、直观的特点,能够方便地根据语法规则构建抽象语法树,并且易于与语法规则进行对应。
3. 语义分析。
3.1 什么是语义分析?它的作用是什么?语义分析是编译过程中的第三个阶段,它的主要作用是对源代码进行语义检查,并为后续的代码生成和优化提供基础。
编译原理基础:词法分析与语法分析一、引言- 编译器是一种将高级语言翻译成机器语言的重要工具,是计算机科学中的核心概念之一。
编译器的基本工作分为两个阶段:词法分析和语法分析。
本文将详细介绍和分析这两个步骤的内容和流程。
二、词法分析1. 定义- 词法分析是编译器的第一个阶段,也是最基本的阶段。
它负责对源代码进行词法单位的划分,生成词法单元流。
每个词法单元包括一个标识符和一个属性值。
2. 步骤- 读入源代码:编译器首先从源代码文件中读入整个代码内容。
- 去除空格和注释:通过正则表达式或其他方法,编译器去除源代码中的空格和注释,以便更好地处理剩余的代码。
- 划分词法单元:编译器根据一定的规则将代码划分为不同的词法单元,如关键字、标识符、运算符、常量等。
- 构建符号表:编译器将关键字和标识符添加到符号表中,以便后续的语法分析和语义分析过程中使用。
三、语法分析1. 定义- 语法分析是编译器的第二个阶段,它将词法分析生成的词法单元流作为输入,根据语法规则生成语法树或抽象语法树。
2. 步骤- 定义语法规则:编译器根据语言的语法规范定义语法规则,通常使用上下文无关文法(Context-Free Grammar)来描述。
- 构建语法分析器:编译器使用递归下降法或者LR分析法等算法来实现语法分析器。
递归下降法通过递归地调用子过程来实现语法分析,而LR分析法则通过建立一个有限状态机来分析源代码。
- 生成语法树或抽象语法树:编译器根据语法规则和输入的词法单元流,生成对应的语法树或抽象语法树。
语法树表示源代码的语法结构,抽象语法树还会剔除掉不必要的细节。
- 错误处理:在生成语法树或抽象语法树的过程中,编译器会检测到一些语法错误。
此时,编译器会输出错误信息,并尽可能恢复到正常的语法分析流程。
四、词法分析与语法分析的关系- 词法分析和语法分析是紧密关联的两个阶段。
词法分析阶段提供给语法分析阶段的词法单元流作为输入,语法分析阶段通过分析词法单元的序列来理解源代码的语法结构。
编译原理实验一·词法分析一、实验目的通过动手实践,使学生对构造编译系统的基本理论、编译程序的基本结构有更为深入的理解和掌握;使学生掌握编译程序设计的基本方法和步骤;能够设计实现编译系统的重要环节。
同时增强编写和调试程序的能力。
二、实验内容及要求对某特定语言A ,构造其词法规则。
该语言的单词符号包括:保留字(见左下表)、标识符(字母大小写不敏感)、整型常数、界符及运算符(见右下表) 。
功能要求如下所示:·按单词符号出现的顺序,返回二元组序列,并输出。
·出现的标识符存放在标识符表,整型常数存放在常数表,并输出这两个表格。
·如果出现词法错误,报出:错误类型,位置(行,列)。
·处理段注释(/* */),行注释(//)。
·有段注释时仍可以正确指出词法错误位置(行,列)。
三、实验过程1、词法形式化描述使用正则文法进行描述,则可以得到如下的正规式:其中ID表示标识符,NUM表示整型常量,RES表示保留字,DEL表示界符,OPR表示运算符。
A→(ID | NUM | RES | DEL | OPR) *ID→letter(letter | didit)*NUM→digit digit*letter→a | …| z | A | …| Zdigit→0 | …| 9RES→program | begin | end | var | int | and | or | not | if | then | else | while | doDEL→( | ) | . | ; | ,OPR→+ | * | := | > | < | = | >= | <= | <>如果关键字、标识符和常数之间没有确定的算符或界符作间隔,则至少用一个空格作间隔。
空格由空白、制表符和换行符组成。
2、单词种别定义;3、状态转换图;语言A的词法分析的状态转换图如下所示:空格符,制表符或回车符字母或数字4、运行环境介绍;本次实验采用win-tc进行代码的编写和编译及运行程序的运行环境为windows5、关键算法的流程图及文字解释;程序中用到的函数列表:变量ch储存当前最新读进的字符的地址strToken存放当前字符串voidmain() //主函数struct binary *lexicalAnalyze(); //词法分析的主函数,返回一个二元组的指针void GetBC(); //检查ch指向的字符是否为空格、制表或回车符,如果是则调用GetChar()直至不是上述字符void GetChar(); //ch前移一个地址单元int ConCat(); //将ch指向的字符连接到strToken之后int isLetter(); //判断ch指向的字符是否字母int isDigit(); //判断ch指向的字符是否数字int insertId(); //向标识符表中插入当前strToken的字符串int insertConst(); //将strToken的常数插入常数表中int Reserved(); //检测当前strToken中的字符串是否保留字,若是,则返回编码,否则返回0int isId(); //检测当前strToken中的字符串是否在标识符表中已存在,若是,则返回其编号,否则返回0int isConst(); //检测当前strToken中的字符串是否在常数表中已存在,若是,则返回其编号,否则返回0void errProc(int errType); //出错处理过程,errType是错误类型,将错误信息加入错误表中main()函数的流程图如下:lexicalAnalyze()函数的流程图如下所示:Reserved()、isId()和isConst()函数均采用了对链表的遍历算法,errProc()函数通过识别不同的错误编号,向错误链表中添加相应的错误信息。
编译原理词法分析器
编译原理词法分析器是编译器的一个重要组成部分,负责将输入的源代码转换成一系列的词法单元,供后续的语法分析器进行进一步处理。
词法分析器的主要任务是按照预先定义的词法规则,识别出源代码中的各个合法的词法单元,并将其转化为内部表示形式。
在这个过程中,词法分析器需要读取输入字符流,并根据定义的词法规则进行模式匹配和转换。
一个基本的词法分析器通常由以下几个部分组成:
1. 字符扫描器(Scanner):负责从输入流中读取字符,并进行必要的预处理。
例如,过滤掉注释、空白字符等。
2. 词法规则(Lexical Rules):是定义词法单元的正则表达式或者有限自动机。
每个词法单元都有一个对应的识别规则。
3. 标记生成器(Token Generator):根据词法规则和字符扫描器的输出,生成符合内部表示形式的词法单元。
4. 符号表(Symbol Table):维护着程序中出现的所有标识符的符号表,包括标识符的名称和属性信息。
词法分析器的工作流程如下:
1. 初始化字符扫描器,读取第一个字符。
2. 逐个字符进行扫描和匹配,直到获取了一个完整的词法单元。
3. 根据匹配到的词法规则,生成对应的词法单元。
4. 如果需要记录标识符信息,将其添加到符号表中。
5. 返回步骤2,直到扫描完整个输入代码。
通过词法分析器的工作,我们能够将输入的源代码按照词法规则进行分割,将其转换为一系列的词法单元,为后续的语法分析器提供了处理的基础。