吉林大学《编译原理课程设计》满分实验报告
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2016级《编译原理课程设计》总结报告
1 2016级《编译原理课程设计》总结报告（组）
_2019_年_5_月_25_日
姓名 性别 班级 学号 所占比例 个人成绩
男 04 %
男 04 %
男 04 %
任务分工：（请用小四号宋体填写）
编译系统的总体分析与设计-
具体功能的设计与实现-
对应的测试与验证过程-
系统界面的设计与美工-
成绩评定：
词法分析 自底向上语法分析 中间代码生成
自顶向下语法分析 语义分析 目标代码生成
团队成绩 教师签章
备注
填写说明：
1、请将首页红色部分信息填全，其中：班级为2位数字，保留首位的0；学号为8位数字，软件学院以54开头；所占比例为百分数，精确到个位数，且所有人的所占比例之和为100%；不足3人的分组请保留后面的多余空行，请勿修改该表的结构。
2、请根据实际情况填写任务分工部分，主要任务包括：编译系统的总体分析与设计，4个具体功能的设计与实现，对应的测试与验证过程（报告正文需要列出若干组具体测试样例与对应结果），系统界面的设计与美工，以及辅助工具、视图和文件等。
3、成绩评定部分由指导教师填写，请勿填写和修改。 2016级《编译原理课程设计》总结报告
2 报告正文（请用小四号宋体填写，自行组织章节和段落）
目录
第一部分 实验成果统计表 …………………………………………………………1
第二部分 实验简介 …………………………………………………………………2
第三部分 词法分析 …………………………………………………………………3
第四部分 语法分析 …………………………………………………………………6
4.1 LL(1)语法分析 ……………………………………………………………7
4.2 LR语法分析 ……………………………………………………………10
第五部分 程序测试…………………………………………………………………22
第一部分 实验成果统计表
见首页
第二部分 实验简介
实验目的
分组（每组最多3人）完成对SNL语言的以下两个程序：词法分析程序，语法分析程序（方法不限）。察并锻炼学生的团队协作能力，代码编写能力，加深同学对编译原理中SNL编译系统的理解，帮助同学理解整个编译原理的机制
实验内容
本实验中实现了SNL编译系统中的词法分析、语法分析。其中语法分析包括LL（1）分析方法和LR分析方法
词法分析，以源程序为输入，生成单词的内部表示TOKEN序列。
语法分析，以TOKEN序列为输入进行语法分析，并生成整个源程序的语法分析树。在SNL编译程序中，采用了两种语法分析方法实现：LL（1）和LR，前者为自顶向下的，后者为自底向上的。两种语法分析的结果是一样的。
实验步骤
编译系统的总体分析（算法分析，数据结构设计，优化）→代码实现，分工进行词法分析，语法分析部分→代码测试→结果反馈，修正→系统界面优化设计
2016级《编译原理课程设计》总结报告
3 第三部分 词法分析
源程序一般表现为字符串（机器语言称其为ASCII码）序列的形式，而编译程序的翻译工作应该在单词一级上进行，这与自然语言的翻译理解过程是类似的。因此要进行编译工作，首先要把源程序的字符序列翻译成单词序列。
词法分析是编译过程的第一阶段。它的任务就是对输入的字符串形式的源程序按顺序进行扫描，根据源程序的词法规则识别具有独立意义的单词（符号），并输出与其等价的TOKEN序列。TOKEN是单词（符号）的内部表示。完成词法分析任务的程序称为词法分析程序，通常也称为词法分析器或扫描器（scanner）。
TOKEN是单词在编译程序处理过程中的一种内部表示，也是词法分析程序对程序中各类单词进行处理之后的输出形式。对于一种语言而言，如何对它的单词进行分类，每一类单词的TOKEN数据结构的形式如何，都没有固定的模式，可以随编译程序的不同而不同。通常TOKEN的结构可以分成两部分，单词的语法信息和语义信息。其中语法信息记录的是这个单词的种类，语义信息则记录着这个单词的具体信息。这样，就能为以后的语法分析和语义分析处理单词做好准备。
SNL语法分析对每类单词的分析结果的TOKEN结构为三元组（词法信息、语义信息以及该单词在源程序中的行号）。
实现词法分析器的注意事项：
1.保留字和标识符名字的区分
2.复合单词的处理
3.向前搜索及回退
4.数字的转换
5.输入时边界的处理
6.注释的处理
词法分析主要的类有DoToken、Data、Rule、Token
DoToken是最主要的类，它包括identifier标识符列表、INTC常量列表、isIdentifier()标识符自动机、isINTC()数字常量自动机。
Data类包括tokenShow显示token用StringBuffer、tokenShow2测试token用StringBuffer、token token列表、separator 分隔符列表等、以及LL（1）分析表，终极符，非终极符等。
Rule表示SNL的语法规则。
doToken（）函数是最主要的函数，它每次调用词法分析方法时要先重新初始化各列表和缓冲字符串，然后从源程序中一个字符一个字符地进行读取，并逐个分离出单词，然后构造它们的机内表示Token。如果该字符不是分隔符则直接追加到sb中，如果该字符是分隔符，则处理分离出的单词。如果是数字常量，则对数字常量进行处理，如果数字常量列表INTC中没有该数字常量则添加。若程序结束时分离出的单词长度不为零，则处理为相应的Token（尽管词法分析已失败，因为程序未能成功结束），并重新初始化用以分离单词的缓冲字符串。当整个源程序都分析完成的时候，将TOKEN链表中各个TOKEN存入文件Tokenlist.txt中，将来输出显示TOKEN时再从Tokenlist.txt中读取。
isIdentifier（）函数被doToken（）函数调用，如果分隔出的字符串是标识符则在token和tokenShow都要追加。
isINTC（）函数被doToken（）函数调用，对数字常量列表进行判断，如果数字常量列表中没有该数字常量则添加。
Token（）函数中，i表示类型，1为分隔符，2为保留字，3为标识符，4为数字 2016级《编译原理课程设计》总结报告
4 主要函数doToken（）的流程图如下：
第四部分 语法分析
语法分析是编译程序的第二阶段，也是编译程序的核心部分。语法分析的任务是，根据语言的语法规则，对源程序进行语法检查，并识别出相应的语法成分。按照SNL编译程序的模型，语法分析的输入时从词法分析器输出的源程序的TOKEN序列形式，然后根据语言的文法规则进行分析处理，语法分析的输出是无语法错误的语法成分，表示成语法树的形式。
语言是具有独立意义的单词根据一定的语法规则组成的句子的集合，句子的结构由语法规则给出，句子的含义由语义规则给出，而对语言的语法分析就是对语言的句子结构的分析。归于程序设计语言而言，它的句子就是程序，程序设计语言定义的是符合其语法规则的程序的集合，因此程序设计语言的语法分析的关键是识别程序（句子）的语法结构。
完成语法分析任务的程序成为语法分析程序，也称为语法分析器或简称分析器。
编译器的语法分析采用自顶向下的语法分析LL（1）和自底向上的语法分析。
LL（1）语法分析
LL（1）语法分析方法是一种自顶向下的语法分析方法，它是LL（k）分析方法的特例，其中k表示向前看k个符号的意思。
LL（1）分析程序工作过程首先初始化，即把开始符压入栈中，以后的每步分析必是下面的四种情况之一：
（1）分析栈的栈顶元素是终极符，则看其是否与输入流的头符相匹配，如果匹配成功，则去掉栈顶元素并读入下一个单词；若匹配不成功，则报错。
（2）栈顶是非终极符，则用栈顶和输入流的当前单词去查当前矩阵，如果查得的值是产生式编号，则把对应的产生式右部逆序压入栈中；如果查得的值为错误信息，则报错。
（3）栈已空，输入流不空，这时输入流报错。
（4）若栈已空，输入流也空，则语法分析成功。
SNL语法程序的实现采用手工操作构造LL（1）分析表。LL（1）分析表用一个二维矩阵表示，其中每个非终极符对应一行，每个终极符对应一列，一个非终极符和一个终极符可以确定矩阵中的一个元素。
SNL的LL（1）语法分析程序共用到四个栈，分别称为：符号栈、语法树栈、操作符栈和操作数栈。 2016级《编译原理课程设计》总结报告
5 LL（1）语法分析的主要函数有：doGrammar()、Grammar()、findRuleIndex()、getVariables()、getStartVariable()、computeFirstSets()、computeFollowSet()、getRuledByLeftVariable()、getTerminals()、getFirstSets()、getFallowSets()等等
doGrammar()函数是最主要的函数。它利用LL（1）分析表和符号栈进行语法分析，并处理终极符不匹配和文件提前结束错误。函数处理完成后，得到整个语法树。
Grammar()函数主要进行Rule格式转换。
自底向上语法分析
LR(0)分析方法实现过程
结构如下
LR(0) --->LR0Item//在每个产生式的右部适当位置添加一个点构成项目
--->LR0Item(Rule r)//以文法规则初始化构造
--->getDotPointer()//返回点的位置
--->goTo()//判断能否移动
--->getCurrentTerminal()//得到点后终极符
---->LR0State//LR(0)状态
--->closure(Grammar grammar)//求文法闭包
---->LR0Parser//为LR（0）分析过程建立相应的表
--->createStates()//创建相关状态形成NFA
对Token的操作有如下几种
Action --->ACCEPT//接受
--->SHIFT//移入
--->REDUCE//规约
LR(1)分析方法实现过程，结构如下
LALR(1)
--->LR1Item//在每个产生式的右部适当位置添加一个点构成项目
--->LR1Item(Rule r,Lookahead l)
--->getDotPointer()//返回点的位置
--->closure(Grammar grammar)//求文法闭包
---->LR1Parser//为LR(1)分析过程建立相应的表
--->createStatesForLALR1()//创建相关状态形成NFA
--->createGoToTable()//创建goto表
--->createActionTable()//创建action表
