编译原理课程设计：二---十进制的语法分析及语义分析程序设计(LR法)

课 程 设 计课程名称编译原理论文题目 二---十进制的语法分析及语义分析程序设计（LR 法）学 院 计算机科学与技术学院专 业 软件工程班 级 姓名 指导教师2015 年 1 月 14 日课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：计算机科学与技术学院题目:二---十进制的语法分析及语义分析程序设计（LR法）1．目的：通过设计、编制、调试语法及语义分析程序，加深对语法及语义分析原理的理解。

2．设计内容及要求：（1）学号19-22的同学按顺序分别选择递归下降法、LL（1）、算符优先分析法（或简单优先法）、LR法完成以下任务。

（2）写出二---十进制的符合分析方法要求的文法，给出分析方法的思想，完成分析程序设计。

（3）编制好分析程序后，设计若干用例，上机测试并通过所设计的分析程序。

课程设计进度安排：目录1 系统描述 (1)1.1 目的 (1)1.2 设计内容及步骤 (1)2 翻译方法概述 (2)2.1 语法分析 (2)2.2 属性文法 (2)3 LR分析法 (2)3.1 LR分析器的逻辑结构 (3)3.2 LR分析算法 (3)4 系统的详细设计 (4)4.1 LR分析过程 (4)4.2 LR分析表 (6)5 详细的算法描述 (6)5.1 判别二进制数 (6)5.2 LR语法分析部分 (6)5.3 进制转换函数 (8)6 源程序清单 (9)7 测试结果 (14)8 设计的评价及心得体会 (15)8.1 设计评价 (15)8.2 心得体会 (15)9 参考文献 (15)二-十进制的语法分析及语义分析程序设计—— LR法1系统描述1.1目的通过设计、编制、调试一个二---十进制的语法及语义分析程序，加深对语法及语义分析原理的理解。

1.2设计内容及步骤本次实验使用windows 7的Visual C++软件，设计一个二---十进制的翻译程序设计，语法分析采用LR分析法。

主要流程图如下：(1)写出LR分析方法要求的文法和属性文法描述。

(2)描述LR语法分析方法的思想。

(3)给出结构设计。

(4)完成相应的语法分析和语义分析程序设计。

(5)测试用例和测试结果。

2翻译方法概述2.1语法分析语法分析是编译过程的一个逻辑阶段。

语法分析的任务是在的基础上将单词序列组合成各类语法短语，如“程序”，“语句”，“表达式”等等。

语法分析程序判断源程序在结构上是否正确，源程序的结构由上下文无关文法描述。

语法分析程序可以用YACC等工具自动生成。

语法分析是编译程序的核心部分,其主要任务是确定语法结构,检查语法错误，报告错误的性质和位置，并进行适当的纠错工作。

语法分析的主要工作：是识别由词法分析给出的单词序列是否是给定的正确句子（程序）。

语法分析常用的方法：自顶向下的语法分析和自底向上的语法分析两大类。

此次设计中语法分析中主要通过递归下降分析法对语法分析处理过程进行控制，使输出的三地址表示的翻译的工作有条不紊的进行，同时识别语法分析中的语法错误。

2.2属性文法对于文法的每个产生式都配备了一组属性的计算规则，称为语义规则。

所谓语法制导的翻译指的是在语法分析过程中，完成这些语义规则描述的动作，从而实现语义处理。

一个属性文法包含一个上下文无关文法和一系列语义规则，这些语义规则附在文法的每个产生式上。

3LR分析法LR分析法是一种有效的自底向上的语法分析技术，它给出一种能根据当前分析栈中的符号串（通常以状态表示）和向右顺序查看输入串的K个（K≥0）符号就可唯一地确定分析器的动作是移进还是归约和用哪个产生式归约，因而也就能唯一地确定句柄。

LR分析法的归约过程是规范推导的逆过程，所以LR分析过程是一种规范归约过程，每一步归约的都是真正的句柄。

3.1 LR分析器的逻辑结构（1）在总控程序的控制下，从左到右扫描输入串根据分析栈和输入符号的情况，查分析表确定分析动作；（2）分析表是LR分析器的核心，它跟文法有关，它包括动作表(Action)和状态转换表(Goto)两部分，总控程序据分析表确定分析动作；（3）分析栈包括文法符号栈X[i]和相应的状态栈S[i]两部分(状态是指能识别活前缀的自动机状态)，LR分析器通过判断栈顶元素和输入符号查分析表确定下步分析动作。

3.2 LR分析算法（1）将初始状态S0和输入串的左边界(#) 分别进分析栈；（2）根据状态栈栈顶和当前输入符号查动作表进行移进、规约、接受或者出错操作；（3）重复以上(2)的工作直到接受或出错为止。

4系统的详细设计4.1 LR分析过程（1）二进制文法S -> LS -> L.LL -> BL -> LBB -> 0B -> 1（2）拓展文法S’ -> SS -> L r1S -> L.L r2L -> B r3L -> LB r4B -> 0 r5B -> 1 r6I0S’ -> *S S -> *L S -> *L.L L -> *B L -> *LB B -> *0 B -> *1I1S’ -> S* I2S -> L*S -> L*.LL -> L*BB -> *0B -> *1I3L -> B*I4B -> 0*I5B -> 1*I6S -> L.*LL -> *BL -> *LBB -> *0B -> *1I7L -> LB*I8S -> L.L*L -> L*BB -> *0B -> *14.2 LR分析表5详细的算法描述5.1判别二进制数void Syntax(){ printf("判别二进制数的文法\n");printf(" (0) S -> L\n (1) S -> L.L\n (2) L -> B\n (3) L -> LB\n (4) B -> 0\n (5) B -> 1\n");printf("--------------------------------------------------------------------\n");} 5.2 LR语法分析部分do{ y=z;m=0;n=0; //y,z指向状态栈栈顶g=top;j=0;k=0;x=c[top]; //将输入符号赋给x武汉理工大学《编译原理》课程设计count++; p++;printf("%d\t",count);//输出步骤序号while(m<=top1){ //输出状态栈printf("%d",a[m]); m=m+1; }printf("\t\t");while(n<=top2){ //输出符号栈printf("%c",b[n]); n=n+1; }printf("\t\t");while(g<=top3){ //输出输入串printf("%c",d[g]); g=g+1; }printf("\t\t");while(x!=vt[j]&&j<=3) //获取当前x对应j的值j++;if(j==3&&x!=vt[j])//如果x不是终结符则报错{ printf("error\n"); return; }if(action[y][j]==NULL){printf("error\n"); return; }elsestrcpy(copy,action[y][j]);if(copy[0]=='S'){ //处理移进if(copy[2]=='#') z=copy[1]-'0';//因为状态从0开始else z=(copy[1]-'0')*10+(copy[2]-'0');top1=top1+1;top2=top2+1;a[top1]=z;//数组a实现状态栈b[top2]=x;//数组b实现符号栈top=top+1;//i=0; //输入符号串数组c的顶while(copy[i]!='#')//例"S3#" 输出ACTION{ printf("%c",copy[i]); i++; }printf("\n"); p--;}if(copy[0]=='r'){ i=0; //处理归约while(copy[i]!='#')//例"S3#" 输出ACTION{ printf("%c",copy[i]); i++; }h=copy[1]-'0';//因为状态从0开始strcpy(copy1,LR[h]);while(copy1[0]!=vn[k]) //获取当前k值k++;l=strlen(LR[h])-4;top1=top1-l+1;top2=top2-l+1;y=a[top1-1];p=goto1[y][k];a[top1]=p;b[top2]=copy1[0];z=p;printf("\t");printf("%d\n",p); }}while(action[y][j]!="acc");printf("acc\n");5.3进制转换函数double change(char a[]){ //进制转换函数int n; n = strlen(a) - 1; //strlen()为系统给出的函数，用作返回数组元素个数，返回元素不回空的个数double result=0; char *str;str = new char[n];str[n]='\0';for(int i=0;i < n;i++)str[i]=a[i];printf("二进制数");for(int j=0;(size_t)j < strlen(str);j++){printf("%d",str[j]-48);result=result+(str[j]-48)*pow(2,n-j-1);}return result;}6源程序清单#include<stdio.h>#include<string.h>#include<math.h>void Syntax();double change(char a[]);//ACTION表char *action[9][4]={NULL, "S3#", "S4#", NULL, //0NULL, NULL, NULL, "acc", //1"S5#", NULL, NULL, "r1#", //2"r5#", "S3#", "S4#", "r5#", //3"r5#", "S3#", "S4#", "r5#", //4"r5#", "S3#", "S4#", "r5#", //5"r3#", "r3#", "r3#", "r3#", //6"r4#", "r4#", "r4#", "r4#", //7"r2#", "r2#", "r2#", "r2#" //8};//GOTO表int goto1[9][2]={ 1,2,0,0,0,0,0,6, 0,7, 0,8, 0,0,0,0,0,0};char vt[4]={'.','0','1','#'}; //存放终结符char vn[2]={'E','A'}; //存放非终结符char*LR[9]={"S->E#","E->A#","E->A.A#","A->0A#","A->1A#","A->#"};//存放产生式int a[20];//数组a实现状态栈char b[20],c[20],d[20],c1,d1;//数组b实现符号栈，数组c存放输入的字符串int top1,top2,top3,top,m,n;void main(){ Syntax();int g,h,i,j,k,l,p,y,z,count;char x,copy[20],copy1[20];top1=0;top2=0;top3=0;top=0;a[0]=0;y=a[0];b[0]='#';count=0;z=0;//输入要识别的字符串printf("输入二进制表达式，注意以# 结束\n");do{scanf("%c",&c1);d1=c1;if(c1!='0'&&c1!='1'&&c1!='#'&&c1!='.'){printf("输入的二进制数格式错误\n");return;}c[top3]=c1; //字符数组c[20]存放输入的字符串d[top3]=d1;top3=top3+1;//字符串的总个数}while(c1!='#');//输出分析结果printf("------------对给定的字符串的分析结果-------------------------------\n"); printf("步骤\t状态栈\t\t符号栈\t\t输入串\t\tACTION\tGOTO\n");do{y=z;m=0;n=0; //y,z指向状态栈栈顶g=top;j=0;k=0;x=c[top]; //将输入符号赋给xcount++; p++;printf("%d\t",count);//输出步骤序号while(m<=top1){ //输出状态栈printf("%d",a[m]); m=m+1;}printf("\t\t");while(n<=top2){ //输出符号栈printf("%c",b[n]); n=n+1; }printf("\t\t");while(g<=top3){ //输出输入串printf("%c",d[g]); g=g+1; }printf("\t\t");while(x!=vt[j]&&j<=3) j++; //获取当前x对应j的值if(j==3&&x!=vt[j])//如果x不是终结符则报错{ printf("error\n"); return; }if(action[y][j]==NULL){printf("error\n"); return; }elsestrcpy(copy,action[y][j]);if(copy[0]=='S'){ //处理移进if(copy[2]=='#') z=copy[1]-'0';//因为状态从0开始else z=(copy[1]-'0')*10+(copy[2]-'0');top1=top1+1;top2=top2+1;a[top1]=z;//数组a实现状态栈b[top2]=x;//数组b实现符号栈top=top+1;//i=0; //输入符号串数组c的顶while(copy[i]!='#')//例"S3#" 输出ACTION{ printf("%c",copy[i]); i++; }printf("\n"); p--;}if(copy[0]=='r'){ i=0; //处理归约while(copy[i]!='#')//例"S3#" 输出ACTION{ printf("%c",copy[i]); i++; }h=copy[1]-'0';//因为状态从0开始strcpy(copy1,LR[h]);while(copy1[0]!=vn[k]) //获取当前k值k++;l=strlen(LR[h])-4;top1=top1-l+1;top2=top2-l+1;y=a[top1-1];p=goto1[y][k];a[top1]=p;b[top2]=copy1[0];z=p;printf("\t");printf("%d\n",p); }}while(action[y][j]!="acc");printf("acc\n");printf("\n");printf("转换成十进制数为%f\n",change(c)); //进制转换} void Syntax(){ printf("判别二进制数的文法\n");printf(" (0) S -> L\n (1) S -> L.L\n (2) L -> B\n (3) L -> LB\n (4) B -> 0\n (5) B -> 1\n");printf("--------------------------------------------------------------------\n");} double change(char a[]){ //进制转换函数int n;n = strlen(a) - 1; //strlen()为系统给出的函数，用作返回数组元素个数，返回元素不回空的个数double result=0;char *str;str = new char[n];str[n]='\0';for(int i=0;i < n;i++) str[i]=a[i];printf("二进制数");for(int j=0;(size_t)j < strlen(str);j++){ printf("%d",str[j]-48);result=result+(str[j]-48)*pow(2,n-j-1);} return result;}7测试结果（1）输入一个二进制数，程序运行结果如下：（2）输入不合要求的字符串时，运行如下：8设计的评价及心得体会8.1设计评价本程序的优点是能对输入的二进制字符串进行正确的语法分析，并完成二进制到十进制的转换。