编译原理—词法分析器

实验目的：

1.会用正规式和产生式设计简单语言的语法；

2.会用递归下降子程序编写编译器或解释器；

3.会写上机报告（简单的技术文档）

题目要求：

为简单的函数绘图语言编写一个解释器。该解释器接受用绘图语言编写的源程序，经过语法和语义分析后，直接将源程序所规定的图形显示在显示屏（或显示窗口）中。作业的目的是：通过自己动手编写解释器，掌握语言翻译，特别是语言识别的基本方法。

设计实现：

本实验采用C/C++和递归下降子程序的方法编写解释器。词法和语法分析器的构造是手工完成。其实现过程的解释器的工作过程可以用下图说明：

词法分析器

C/C++编译器

语法分析器函数绘图语言解释器

语义子程序

可将实验分三个步骤完成：词法分析，语法分析和语义分析，分别实现词法分析器，语法分析器和图形绘制的设计，便车测试。下面分别介绍：

1）词法分析器的构造：

词法分析器根据词法规则识别出源程序中的各个记号，即某类单词。构造词法分析器可分以下步骤：用正规式对模式进行描述；由正规式构造NFA；将NFA转化为DFA；将DFA最小化；根据最小DFA编写程序并进行测试。

源程序是由字符序列构成的，词法分析器获取这些字符序列后，根据构词规则将其转化为记号流。因此，要为简单的绘图语言编写解释器，必须完成下列功能：

a，去掉源代码中没有用的字符序列（如注释，空格等）；

b，将有用的字符序列根据构词规则转化为记号流，供语法分析器使用；

c，能有效的识别错误的字符序列，并经过语法分析器产生错误信息。记号的设计

记号一般由类别和属性组成，结合函数绘图语言的特点，可用如下数据结构表示记号：

将函数绘图语言的记号类别进行如下划分：

模式的正规式表示：

用一下正规式描述词法，设letter和digit为辅助变量。

构造正规式的DFA

根据书上算法2.2，2.4，2.5，2.6可得到最小DFA如下图：（中间省略了NFA）

2）语法分析器的构造：

语法分析是制导翻译的基础，语法分析器是函数绘图语言解释器的核心，所以，构造语法分析器是构造解释器的关键。

因为采用了递归下降子程序方法，所以在文法设计上要求是LL（1）文法。本解释器采用了自上而下是分析方法，所以必需消除左递归和左因子。经过上面的操作后，得到了可以编写递归下降子程序的文法：

语法树的建立：

语法分析的过程就是构造一颗虚拟的分析树。对于编译器，需要在语法分析阶段构造源程序的语法树，用语法树记录下输入源程序的完整结构，方便语义分析。然而对于简单的函数绘图语言，没必要为完整的源程序构造语法树，也没必要为每个句子构造语法树。

建立语法树子程序如下：

递归下降子程序：

分析器所需辅助子程序：

Void FetchToken(),调用词法分析器GetToken，保存当前字符，若字符为非法，则指出语法错误；

Void MatchToken()，匹配当前字符，成功则获取下一字符，否则指出错误； Void SyntaxError()，处理语法错误。

主要产生式的递归子程序：

3）语法制导翻译绘制图形：

绘图语言的设计：

全程变量：

函数绘图语言的原程序是顺序执行的，任意时刻变量T和记录坐标的交换信息的内容只需要保存当前最新的值，即任意时刻只需要一套变量。可将它们设为全程变量来减少函数间参数的传递。声明如下：

语义函数

解释器中需要的语义函数如下：

语义可以嵌入在递归子程序任意位置。

测试结果：

用函数绘图语言编写的测试代码：

程序运行截图如下：

测试语言：

-------图形1

origin is (20,200);

rot is 0;

scale is (40,40);

for T from 0 to 2*pi+pi/50 step pi/50 draw (t,sin(t)); origin is (20,240);

for T from 0 to 2*pi+pi/50 step pi/50 draw (t,sin(t));

origin is (20,280);

for T from 0 to 2*pi+pi/50 step pi/50 draw (t,sin(t));

-------图形2

origin is (380,240);

scale is (80,80/3);

rot is pi/2+0*pi/3;

for T from -pi to pi step pi/50 draw (cos(t),sin(t));

rot is pi/2+2*pi/3;

for T from -pi to pi step pi/50 draw (cos(t),sin(t));

rot is pi/2-2*pi/3;

for T from -pi to pi step pi/50 draw (cos(t),sin(t));

-------图形3

origin is (580,240);

scale is (80,80);

rot is 0;

for t from 0 to 2*pi step pi/50 draw (cos(t),sin(t));

for t from 0 to Pi*20 step Pi/50 draw

((1-1/(10/7))*Cos(T)+1/(10/7)*Cos(-T*((10/7)-1)),

(1-1/(10/7))*Sin(T)+1/(10/7)*Sin(-T*((10/7)-1)));

实验心得：

通过四次上机以及和一些课余时间，我终于完成了编译实验，感觉编译原理这的很难，课讲的难，看着实验也难，尤其是耽误了两节课，自己以后看书的时候特别费劲，好多都不太懂。虽然源程序是参