C-Minus词法分析和语法分析设计编译器编译原理课程设计

编译原理课程设计报告课题名称：C- Minus词法分析和语法分析设计1.课程设计目标实验建立C-编译器。

只含有扫描程序（scanner）和语法分析（parser）部分。

2.分析与设计C-编译器设计的整体框架，本实验实现扫描处理和语法分析程序（图中粗黑部分）。

2.1 、扫描程序scanner部分2.1.1系统设计思想设计思想：根据DFA图用switch-case结构实现状态转换。

惯用词法：①语言的关键字：else if int return void while②专用符号：+ - * / < <= > >= == != = ; , ( ) [ ] { } /* */③其他标记是ID和NUM，通过下列正则表达式定义：ID = letter letter*NUM = digit digit*letter = a|..|z|A|..|Zdigit = 0|..|9大写和小写字母是有区别的④空格由空白、换行符和制表符组成。

空格通常被忽略，除了它必须分开ID、NUM关键字。

⑤注释用通常的C语言符号/ * . . . * /围起来。

注释可以放在任何空白出现的位置(即注释不能放在标记内)上，且可以超过一行。

注释不能嵌套scanner的DFA说明：当输入的字符使DFA到达接受状态的时候，则可以确定一个单词了。

初始状态设置为START，当需要得到下一个token时，取得次token的第一个字符，并且按照DFA与对此字符的类型分析，转换状态。

重复此步骤，直到DONE为止，输出token类型。

当字符为“/”时，状态转换为SLAH再判断下一个字符，如果为“*”则继续转到INCOMMENT，最后以“*”时转到ENDCOMMENT状态，表明是注释，如果其他的则是字符停滞于当前字符，并且输出“/”。

2.1.2程序流程图2.1.3 各文件或函数的设计说明扫描程序用到:scanner.h,scanner.cppscanner.h：声明词法状态，词法分析//DFA中的状态typedef enum{START = 1, INNUM, INID, INDBSYM, DONE} DFAState;//定义的Token的类型(31种)，分别对应于else、if、int、return、void、while、+、-、*、/、<、<=、>、>=、==、!=、=、;、,、(、)、[、]、{、}、/*、*/、num、id、错误、结束typedef enum{ELSE = 1,IF,INT,RETURN,VOID,WHILE,PLUS,MINUS,TIMES,OVER,LT,LEQ,GT,GEQ,EQ,NEQ,ASSIGN,SEMI,COMMA,LPAREN,RPAREN, LMBRACKET,RMBRACKET,LBBRACKET,RBBRACKET,LCOMMENT,RCOMMENT,NUM,ID,ERROR,ENDFILE} TokenType;//定义的Token结构体，包括类型、对应的串、所在代码的行号struct Token{TokenType tokenType;string tokenString;int lineNo;};//每种TokenType对应的串，如tokenTypeString[ELSE]=="ELSE"const string tokenTypeString[32] = {"OTHER", "ELSE", "IF", "INT", "RETURN", "VOID", "WHILE", "PLUS", "MINUS", "TIMES", "OVER", "LT", "LEQ", "GT", "GEQ", "EQ", "NEQ", "ASSIGN", "SEMI", "COMMA", "LPAREN", "RPAREN", "LMBRACKET", "RMBRACKET", "LBBRACKET", "RBBRACKET", "LCOMMENT", "RCOMMENT", "NUM", "ID", "ERROR", "ENDFILE"};class Scanner:定义scanner.cpp中函数scanner.cpp文件函数说明void Scanner :: scan()：设置输出结果界面以及设置各种输出状态。

if(scanSuccess==false)cout<<"词法分析出错！"<<endl;elsecout<<"词法分析成功了！"<<endl;printToken();/*输出Token到文件Token.txt中*///正在删除注释void Scanner :: deleteComments()TokenType Scanner :: returnTokenType(string s)//返回Token的类型DFAState Scanner :: charType(char c)//返回字符的类型typedef enum{ ENDFILE,ERROR,IF,ELSE,INT,RETURN,VOID,WHILE, //关键字ID,NUM,ASSIGN,PLUS,MINUS,TIMES,OVER,EQ,UEQ,LT,LPAREN,RPAREN,SEMI,BT,LQ,BQ, DOU,LZGH,RZGH,LDGH,RDGH,//特殊字符：= + - * / == != < 等} TokenType;2.1.4 测试程序说明根据附录A后面的例子，程序输入两个整数，计算并打印出它们的最大公因子，保存为a.txt。

/* A program to perform Eucild'sAlgorithm to compute gcd. */int gcd (int u, int v){if (v==0)return u;else returngcd(v,u-u/v*v); /* u-u/v*v== u mod v */}void main(void){int x;int y;x=input();y=input();output(gcd(x,y));}2.2、语法分析parse部分2.2.1系统设计思想设计思想：parser用递归下降分析方法实现,通过调用词法分析函数getToken实现语法分析。

根据C-语言的规则，得出BNF语法如下：1.program->declaration-list2.declaration-list->declaration-list declaration | declaration3.declaration->var-declaration|fun-declaration4.var-declaration->type-specifier ID;|type-specfier ID[NUM]5.type-specifier->int|void6.fun-specifier ID(parans) compound-stmt7.params->params-list|void8.param-list->param-list,param|param9.param->type-specifier ID|type-specifier ID []pound-stmt->{local-declarations statement-list}11.local-declarations->local-declarations var-declaration|empty12.statement-list->statement-list statement|empty13.statement->expression-stmt|compound-stmt|selection-stmt|iteration-stmt|return-stmt14.expression-stmt->expression;|;15.selection-stmt->if(expression)statement|if(expression)statement elsestatement16.iteration-stmt->while(expression)statement17.return-stmt->return ;|return expression;18.expression->var=expression|simple-expression19.var->ID|ID[expression]20.simple-expression->additive-expression relopadditive-expression|additive-expression21.relop-><=|<|>|>=|==|!=22.additive-expression->additive-expression addop term|term23.addop->+|-24.term->term mulop factor|factor25.mulop->*|/26.factor->(expression)|var|call|NUM27.call->ID(args)28.args->arg-list|empty29.arg-list->arg-list,expression|expression2.1.2语法分析程序流程图2.1.3 各文件或函数的设计说明语法分析程序包括：parser.cpp,parser.hparser.cpp：Parser :: Parser()//界面设计Token Parser :: getToken()//获取scanner中保存在TokenList数组中的Token，并且每次获取完之后数组下标指向下一个void Parser :: syntaxError(string s)//出错处理void Parser :: match(TokenType ex)//匹配出错TreeNode * Parser :: declaration(void)//类型匹配错误TreeNode * Parser :: param_list(TreeNode * k)//k可能是已经被取出来的VoidK，但又不是(void)类型的参数列表，所以一直传到param中去，作为其一个子节点parse.h：对parse.c的函数声明//19种节点类型，分别表示int、id、void、数值、变量声明、数组声明、函数声明、函数声明参数列表、函数声明参数、复合语句体、if、while、return、赋值、运算、数组元素、函数调用、函数调用参数列表、未知节点typedef enum {IntK, IdK, VoidK, ConstK, Var_DeclK, Arry_DeclK, FunK, ParamsK, ParamK, CompK, Selection_StmtK, Iteration_StmtK, Return_StmtK, AssignK, OpK, Arry_ElemK, CallK, ArgsK, UnkownK} Nodekind;typedef enum {Void,Integer} ExpType;ofstream fout_Tree("tokenTree.txt");//输出语法树到文件//treeNode定义包括子节点、兄弟节点、所处行号、节点类型、属性、表达式返回类型typedef struct treeNodeTreeNode * newNode(Nodekind k);//根据节点类型新建节点TreeNode * declaration_list(void);TreeNode * declaration(void);TreeNode * params(void);TreeNode * param_list(TreeNode * k);TreeNode * param(TreeNode * k);TreeNode * compound_stmt(void);TreeNode * local_declaration(void);TreeNode * statement_list(void);TreeNode * statement(void);TreeNode * expression_stmt(void);TreeNode * selection_stmt(void);TreeNode * iteration_stmt(void);TreeNode * return_stmt(void);TreeNode * expression(void);TreeNode * var(void);TreeNode * simple_expression(TreeNode * k);TreeNode * additive_expression(TreeNode * k);TreeNode * term(TreeNode * k);TreeNode * factor(TreeNode * k);TreeNode * call(TreeNode * k);TreeNode * args(void);2.1.4 测试程序说明根据附录A后面的例子，程序输入两个整数，计算并打印出它们的最大公因子，保存为a.txt。