编译原理实验一

实验内容：
实现标准C语言词法分析器
实验目的：
1．掌握程序设计语言词法分析的设计方法；
2．掌握DFA的设计与使用方法；
3．掌握正规式到有限自动机的构造方法；
实验要求：
1．单词种别编码要求
基本字（关键字）、运算符、界符：一符一种；
标识符（变量名）：统一为一种；
常量（）：按类型编码；
2．词法分析工作过程中建立符号表、常量表，并以文本文件形式输出；
3．词法分析的最后结果以文本文件形式输出；
4．完成对所设计词法分析器的功能测试，并给出测试数据和实验结果；
5．为增加程序可读性，请在程序中进行适当注释说明；
6．整理上机步骤，总结经验和体会；
7．认真完成并按时提交实验报告。

二、设计方案：
这个词法分析器分析的主要关键字有：main, int, float, char, if, else, for, while, do, switch, case, break; default……。

选择要分析的c文件，首先对其去掉注释和与空格处理，再根据字符的不同类型分析。

1、全局数据结构：
*key[ ]：关键字表
全局文件指针*fr,*fw, *temp1,*temp2用于文件的读写。

2、以层次图模块的组成及调用关系
3、主要函数的设计要求（功能、参数、返回值）：
isKey：判断ch中的字符是否为关键字；
isLer 和isNum：布尔函数过程，分别判断ch中的字符是否为字母和数字；
isBoudany（）:布尔函数过程，分别判断ch组成的字符否为边界符号；
check:词法分析；
clock:时间函数，计算程序运行所需的时间
main：主函数。

4、状态转换图：
字符a包括：= , & , | , + , --
字符b包括：-- , < , > , | , *
字符c包括：, , : , ( , ) , { , } , [ , ] , ! ,# , % , ” , / , * , + , -- , > , <, .
# include<stdio.h>
# include <string.h>
# include <stdlib.h>
# include <time.h>
# include <ctype.h>
FILE *fr,*fw,*temp1,*temp2;
char *key0[]={"main","printf","scanf","else","if","auto","double", "int","struct","break","long","switch","case","enum","register","typedef", "char","extern","return","union","const","float","short","unsigned","continue","for", "signed","void","default","goto","sizeof","volatile","do","while","static"};
/*关键字表*/
char *key1[]={"\"","\\","(",")","[","]","{","}",",",";","'"};
/*边界符表*/
int isLet(char c)//判断是否是字母
{
if(c>='a'&& c<='z'||c>='A'&&c<='Z')
return 1;
else
return 0;
}
int isNum(char c)//判断是否是数字
{
if (c>='0'&&c<='9')
return 1;
else
return 0;
}
int isKey(char *word)
{
int m,i;
for(i=0;i<36;i++)
{
if((m=strcmp(word,key0[i]))==0)
{
if(i==0)
return 2;
else
return 1;
}
}
return 0;
}
int isBoudany(char c)
{
if(c=='\\')
return 2;
else
if(c=='('||c==')'||c=='{'||c=='}'||c=='['||c==']'||c==','||c==';'||c=='\''||c=='\"'||c=='\"') return 1;
else
return 0;
}
void check(FILE *fr)
{
char word[30];
while(!feof(fr))
{
memset(word,0,sizeof(word));
char ch,temp;
ch=fgetc(fr); //获取字符，指针fr并自动指向下一个字符
int i,c;
if(ch=='#')//预处理
{
//temp=fgetc(fr);
while(ch!='>')
ch=fgetc(fr);
ch=fgetc(fr);
fprintf(fw,"*****************************************跳过头文件和文件宏定义\n");
}
else
if (ch=='/')//跳过注释/**/类型
{
ch=fgetc(fr);
if (ch=='/')//跳过注释//类型
{
while(ch!='\n')
ch=fgetc(fr);
fprintf(fw,"*********************************************************跳过注释\n");
}
else
if (ch=='*')
{
ch=fgetc(fr);
temp=fgetc(fr);
do
{
ch=fgetc(fr);
temp=fgetc(fr);
}
while (ch!='*'||temp!='/');
fprintf(fw,"******************************************************跳过注释\n");
ch=fgetc(fr);
}
}
else
if(isLet(ch))
{
word[0]=ch;
ch=fgetc(fr);
i=1;
while(isNum(ch)||isLet(ch))//判断该字符是否是字母或数字
{
word[i]=ch;
i++;
ch=fgetc(fr);
}
word[i]='\0'; //'\0' 代表字符结束(空格)
fseek(fr,-1,1);
c=isKey(word); //判断是否是关键字
if(c==0) //不是关键字
{
fprintf(temp1,"%s ",word);
fprintf(fw,"字符%s是：标识符,种别编码为：%d\n",word,2);
}
else
{
if(ch!='"')//判断是否是定义的字符
{
if(c==2)
fprintf(fw,"字符%s是：
***************************************************主函数,种别编码
为：%d\n",word,0);//主函数
else
fprintf(fw,"字符%s是：关键字,种别编码
为：%d\n",word,1);//关键字
}
else
{
fprintf(fw,"字符%s是：定义的字符常量,种别编码为：%d\n\n",word,32);
}
}
}
else
//开始判断的字符不是字母
if(isNum(ch))
{ //判断是否是数字
word[0]=ch;
ch=fgetc(fr);
i=1;
while(isNum(ch))
{
word[i]=ch;
i++;
ch=fgetc(fr);
}
word[i]='\0';
fseek(fr,-1,1); //回退
fprintf(fw,"字符%s是:常量,种别编码为：%d\n",word,3);
}
else
{
c=isBoudany(ch);
//开始判
断的字符不是字母也不是数字
//边界符
if(c)
{
if(c==2)//判断是否是转义字符
{
word[0]=ch;
ch=fgetc(fr);
word[1]=ch;
word[2]='\0';
fprintf(fw,"字符%s是：转义字符,种别编码为：%d\n",word,4);
}
else
if(c==1)
{
fprintf(fw,"字符%c是:界符,种别编码为：%d\n",ch,5);
fprintf(temp2,"%c ",ch);
}
}
else
switch(ch)
{
case'+':
word[0]=ch;
ch=fgetc(fr);
word[1]=ch;
if(ch=='='){
word[2]='\0';
fprintf(fw,"字符%s是:运算符,种别编码为：%d\n",word,6);//运算符"+="
}
else
if(ch=='+')
{
word[2]='\0';
fprintf(fw,"字符%s是运算符,种别编码为：%d\n",word,7); //判断结果为"++"
}
else {
fseek(fr,-2,1);
ch=fgetc(fr);
fprintf(fw,"字符%c是运算符,种别编码为：%d\n",ch,8); //判断结果为"+"
}
break;
case'-':
word[0]=ch;
ch=fgetc(fr);
word[1]=ch;
if(ch=='='){
word[2]='\0';
fprintf(fw,"字符%s是:运算符,种别编码为：%d\n",word,9); }
else
if(ch=='-'){
word[2]='\0';
fprintf(fw,"字符%s是运算符,种别编码为：%d\n",word,10); //判断结果为"--"
}
else {
fseek(fr,-2,1);
ch=fgetc(fr);
fprintf(fw,"字符%c是运算符,种别编码为：%d\n",ch,11); //判断结果为"-"
}
break;
case'*':
word[0]=ch;
ch=fgetc(fr);
word[1]=ch;
if(ch!='=')
{
if(isNum(ch))
{
fseek(fr,-2,1);
ch=fgetc(fr);
fprintf(fw,"字符%c:是运算符,种别编码为：%d\n",ch,12);//判断结果为"*"
}
else
{ //判断是否
是指针
i=2;
ch=fgetc(fr);
while(isLet(ch))
{
word[i]=ch;
ch=fgetc(fr);
i++;
}
fprintf(fw,"字符%s:是指针定义运算符,种别编码
为：%d\n",word,13);
}
}
else
{
word[2]='\0';
fprintf(fw,"字符%s:是运算符,种别编码为：%d\n",word,14);//判断结果为"*="
}
break;
case'/':
word[0]=ch;
ch=fgetc(fr);
word[1]=ch;
if(ch!='=')
{
if(isNum(ch))
{
fseek(fr,-2,1);
ch=fgetc(fr);
fprintf(fw,"字符%c:是运算符,种别编码为：%d\n",ch,15);//判断结果为"/"
}
}
else {
word[2]='\0';
fprintf(fw,"字符%s:是运算符,,种别编码为：%d\n",word,16);//判断结果为"/="
}
break;
case'!':
case'?':
case':':
case'.':
case'=':
word[0]=ch;
ch=fgetc(fr);
word[1]=ch;
if(ch!='='){
fseek(fr,-2,1);
ch=fgetc(fr);
fprintf(fw,"字符%c:是运算符,种别编码为：%d\n",ch,17);
}
else {word[2]='\0';
fprintf(fw,"字符%s:是运算符,种别编码为：%d\n",word,18);
break;
case'|':
word[0]=ch;
ch=fgetc(fr);
word[1]=ch;
if(ch=='|'){
word[2]='\0';
fprintf(fw,"字符%c是运算符,种别编码为：%d\n",ch,19); //判断结果为运算符"||"
}
else {
fseek(fr,-2,1);
ch=fgetc(fr);
fprintf(fw,"字符%c是运算符,种别编码为：%d\n",ch,20); //判断结果为"|"
}
break;
case'%':
word[0]=ch;
ch=fgetc(fr);
word[1]=ch;
if(ch=='=')
{
word[2]='\0';
fprintf(fw,"字符%s是运算符,种别编码为：%d\n",word,21);
}
else
if(isLet(ch))
{
word[2]='\0';
fprintf(fw,"字符%s是输出类型标识符,种别编码
为：%d\n",word,22);
}
else
{
fseek(fr,-2,1);
ch=fgetc(fr);
fprintf(fw,"字符%c是取余运算符,种别编码为：%d\n",ch,23);
}
break;
case'&':
word[0]=ch;
ch=fgetc(fr);
word[1]=ch;
if(ch=='&'){
word[2]='\0';
fprintf(fw,"字符%s是:运算符,种别编码为：%d\n",word,24); //判断结果为运算符"&&"
}
else {
fseek(fr,-2,1);
ch=getc(fr);
fprintf(fw,"字符%c是:运算符,种别编码为：%d\n",ch,25); //判断结果为"&"
}
break;
case'<':
word[0]=ch;
ch=fgetc(fr);
word[1]=ch;
if(ch=='='){
word[2]='\0';
fprintf(fw,"字符%s是:运算符,种别编码为：%d\n",word,26); //判断结果为运算符"<="
}
else
if(ch=='<'){
word[2]='\0';
fprintf(fw,"字符%s是:运算符,种别编码为：%d\n",word,27); //判断结果为运算符"<<"
}
else
{
fseek(fr,-2,1);
ch=fgetc(fr);
fprintf(fw,"字符%c是:运算符,种别编码为：%d\n",ch,28); //判断结果为"<"
}
break;
case'>':
word[0]=ch;
ch=fgetc(fr);
word[1]=ch;
if(ch=='=') {
word[2]='\0';
fprintf(fw,"字符%s是运算符,种别编码为：%d\n",word,29);
}
else
if(ch=='>'){
word[2]='\0';
fprintf(fw,"字符%s是运算符,种别编码为：%d\n",word,30);
}
else {
fseek(fr,-2,1);
ch=fgetc(fr);
fprintf(fw,"字符%c是运算符,种别编码为：%d\n",ch,31);
}
break;
default: break;
}
}
fprintf(fw,"\n");
}
}
int main()
{
clock_t start,end;
char cr;
char str_in[25],str_out[25],str_out1[25],str_out2[25];
double duration;
start=clock();
printf("请输入文件的读取路径（包含文件的后缀名）:\n");
scanf("%s",str_in);
fr=fopen(str_in,"r");
while(fr==NULL)
{
printf("文件路径输入错误！请重新输入：\n");
scanf("%s",str_in);
fr=fopen(str_in,"r");
}
printf("文件读入成功！内容显示如下：\n");
printf("**************************************************\n");
cr=fgetc(fr);
while (cr!=EOF) {
putchar(cr);
cr=fgetc(fr);
}
printf("\n");
printf("**************************************************\n");
printf("请输入文件的最终结果的写入路径（包含文件的后缀名）:\n");
scanf("%s",str_out);
printf("请输入文件的常量表的写入路径（包含文件的后缀名）:\n");
scanf("%s",str_out1);
printf("请输入文件的符号表的写入路径（包含文件的后缀名）:\n");
scanf("%s",str_out2);
while(str_in==str_out||str_in==str_out1||str_in==str_out2)
{
if(str_out==str_in){printf("请输入文件的最终结果的写入路径（包含文件的后缀名）:\n");
scanf("%s",str_out);
}else
if(str_in==str_out1){
printf("请输入文件的常量表的写入路径（包含文件的后缀名）:\n");
scanf("%s",str_out1);
}else
if(str_in==str_out2){
printf("请输入文件的符号表的写入路径（包含文件的后缀名）:\n");
scanf("%s",str_out2);
}
}
fw=fopen(str_out,"w");
temp1=fopen(str_out1,"w");
temp2=fopen(str_out2,"w");
while(fw==NULL||temp1==NULL||temp2==NULL)
{
printf("文件写入路径错误，请重新输入：\n");
if(fw==NULL)
{
scanf("%s",str_out);
fw=fopen(str_out,"w");
}
else
if(temp1=NULL)
{
scanf("%s",str_out1);
temp1=fopen(str_out1,"w");
}
else
if (temp2=NULL) {
scanf("%s",str_out2);
temp2=fopen(str_out2,"w");
}
}
fprintf(temp1,"文件中依次出现的标识符\n");
fprintf(temp2,"文件中依次出现的符号\n");
fr=fopen(str_in,"r");
check(fr);
printf("文件写入成功！编译结果已写入指定文件区域！请注意查看...........\n\n");
fclose(fw);
fclose(temp1);
fclose(temp2);
fclose(fr);
printf("\n");
end=clock();
duration=(double)(end-start)/CLOCKS_PER_SEC * 1000;
printf("该词法分析程序共运行约%lf ms\n", duration);
return 0;
}
测试结果：
这个程序主要参考书上关于词法分析器的假设，完成了关于c语言词法分析的所有的功能。

在设计过程中仍有遇到很多困难,。

尽管如此，分析考虑还不全面，如符号不匹配问题，这些情况将在在语法和语义分析时进行完善。