《编译原理》实验指导书 2006-3-1
序
《编译原理》是国内外各高等院校计算机科学技术类专业，特别是计算机软件专业的一门重要专业课程。该课程系统地向学生介绍编译程序的结构、工作流程及编译程序各组成部分的设计原理和实现技术。由于该课程理论性和实践性都比较强，内容较为抽象复杂，涉及到大量的软件设计和算法，因此，一直是一门比较难学的课程。为了使学生更好地理解和掌握编译原理和技术的基本概念、基本原理和实现方法，实践环节非常重要，只有通过上机进行程序设计，才能使学生对比较抽象的教学内容产生具体的感性认识，增强学生综合分析问题、解决问题的能力，并对提高学生软件设计水平大有益处。
为了配合《编译原理》课程的教学，考虑到本课程的内容和特点，本指导书设置了七个综合性实验，分别侧重于词法分析、NFA的确定化、非递归预测分析、算符优先分析器的构造、LR分析、语义分析和中间代码的生成、基于DAG 的基本块优化，以支持编译程序的各个阶段，基本涵盖了《编译原理》课程的主要内容。
本指导书可作为《编译原理》课程的实验或课程设计内容，在课程教学的同时，安排学生进行相关的实验。实验平台可选择在MS-DOS或Windows操作系统环境，使用C/C++的任何版本作为开发工具。学生在做完试验后，应认真撰写实验报告，内容应包括实验名称、实验目的、实验要求、实验内容、测试或运行结果等。
目录
实验一词法分析........................................................................................................................... １实验二NFA的确定化.................................................................................................................. ３实验三非递归预测分析............................................................................................................... ６实验四算符优先分析器的构造............................................................................................. １０实验五LR分析 ........................................................................................................................ １２实验六语义分析和中间代码生成........................................................................................... １７实验七基于DAG的基本块优化 ............................................................................................ １９
实验一词法分析
1．实验目的与任务
对C语言的一个子集设计并实现一个简单的词法分析器，掌握利用状态转换图设计词法分析器的基本方法。
2．实验要求
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。
3．实验内容
(1) 假设该语言中的单词符号及种别编码如下表所示。
(2) 关键字main int char if else for while都是小写并都是保留字。
算符和界符：= + －* / & ＜＜＝＞＞＝＝＝!＝&& || , : ; { } [ ] ( ) ID和NUM的正规定义式为：
ID→letter(letter | didit)*
NUM→digit digit*
letter→a | …| z | A | …| Z
digit→0 | …| 9
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。
(3) 设计词法分析器的步骤：
①首先根据上面单词符号表及ID和NUM的正规定义式，构造出状态转换图；
②定义相关的变量和数据结构。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 *KEY_WORDS[8]={″main″,″int″,″char″,″if″,″else″,″for″,″while″}；
用以存放单词符号二元式的数据结构可如下定义：
#define MAXLENGTH 255 /* 一行允许的字符个数 */
union WORDCONTENT { /* 存放单词符号的内容 */
char T1[MAXLENGTH]; /* 存放标识符 */
int T2; /* 存放整型常数的拼数 */
char T3; /* 存放其他符号 */
};
typedef struct WORD { /* 单词符号二元式 */
int code; /* 存放种别编码 */
union WORDCONTENT value;
} WORD;
③按照编译程序一遍扫描的要求，把词法分析器Scaner作为一个独立的子程序来
设计，通过对Scaner的反复调用识别出所有的单词符号；
④当Scaner识别出一个单词符号时，则将该单词符号的二元式写入到输出文件中。
若Scaner无法识别出一个单词符号时，则调用错误处理程序PrintError，显示
当前扫描到的字符及其所在行、列位置，并跳过该字符重新开始识别单词符号。
(4) 测试该设计词法分析器，可对下面的源程序进行词法分析：
main()
{
int i = 10;
while(i) i = i - 1;
}
输出如下二元式代码序列：
(1,main) (26,() (27,)) (30,{） (2,int) (10,i) (21,=) (20,10) (34,;) (7,while) (26,( ) (10,i) (27,)) (10,i) (21, =) (10,i) (23,-) (20,1) (34,;) (31,})
