合肥工业大学 编译原理实验报告

合肥工业大学编译原理实验报告

合肥工业大学计算机与信息学院

编译原理实验报告

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实验一词法分析设计

一、实验目的

通过本实验的编程实践，使学生了解词法分析的任务，掌握词法分析程序设计的原理和构造方法，使学生对编译的基本概念、原理和方法有完整和清楚的理解，并且能够正确和熟练地运用。

二、实验环境

Windows 8.1 、Visual Studio 2013、C++

三、实验原理

(1) 实验数据结构说明

string str[40] 存储string

int strcount 存储string 的数目

string name 存储type名

Table() 构造函数

~Table() 析构函数

Table

void setname(string strTemp) 设置name值

string getname() 获取name值

void update(string strTemp) 添加strTemp的值

void init(string filename) 初始化table

int search(string strTemp) 在table中查询strTemp

string value 存储分析单词的值

int type Type的编号

int pointer 单词的位置

OutToken

string tyname 存储在表中位置

int line 分析单词的行的值

int row 分析单词的列的值

OutToken(string val,int t,int p,string tn,int 有参数构造函数 l,int r) ~OutToken() 析构函数 friend ostream& operator <<(ostream& output, 重

载<<函数 OutToken& ot)

Table Keyword Type 1:C++关键字 Table Seperator Type 2:分界符 Table sumoperator Type 3:算术运算符 Table reloperator Type 4:关系运算符 Table constant Type 5:常数 Table identifier Type 6:标识符 OutToken outtoken 二

元式 TokenAnalyzer

TokenAnalyzer() 构造函数 ~TokenAnalyzer() 析构函数 void inittable()

初始化表 void display() 输出所有单词二元式 void strsearch(string

strin,int line,int row) 分析strin void readcode() 读取源代码

(2)实验算法描述

1)词法分析设计流程图

2) 词法分析程序框图

3)统计字符位置程序框图

四、实验内容

使用C++语言实现对C++语言字集的源程序进行词法分析。通过输入源程序从

左到右对字符串进行扫描和分解，依次输出各个单词的内部编码及单词符号自身值;若遇到错误则显示ERROR，然后跳过错误部分继续显示;同时进行标识符登记符号

表的管理。

词法分析设计主要工作:

(1)从源程序中读取字符

(2)统计行数和列数用于错误单词的定位

(3)删除空格类字符，包括回车、制表符空格

(4)按拼写单词，并用(内码，属性)二元式来表示，(属性值—Token的

机内表示)

(5)如果发现错误则报告出错

(6)根据需要是否填写标识符供以后各阶段使用

单词的基本分类:

(1)关键字:由各程序语言具有的固定意义的标识符(保留字例)

(2)标识符:用以表示各种名字的变量名、数组名、函数名

(3)常数:任何数值常数

(4)运算符:+、-、*、/

(5)关系运算符:<、<=、=、>、>=、<>、|

(6)分界符: ;、,、(、)、[、]、{、}

五、实验要求

1、编程时注意编程风格:空行的使用、注释的使用、缩进的使用等

2、标识符填写的符号表需提供给编译程序的以后各阶段使用

3、根据测试数据进行测试。测试实例分为三部分:

(1) 各种合法输入

(2) 各种组合输入

(3) 有记号组成的句子

4、词法分析程序设计要求输出形式

单词二元序列类型位置(行，列)

for (1,for) 关键字 (1,1)

六、实验结果

(1) 分析代码

(2) 分析结果

七、实验总结

通过此次实验的编程实践加强了自己对词法分析的任务的理解，在一定

程度上初步掌握了词法分析程序设计的原理和构造，并且在对编译的基本概念、原理和概念方法有更清楚的认识。在实验过程中自己对词法分析程序中的算法理解出现了一定的偏差，认为其中的标识符是程序执行之前必须都由自己手动构造，导致自己在程序的验收阶段出现了问题。事实上，在词法分析程序中，若识别的字符串是首字符字母，则在关键字表中查询是否存在，如果不存在则将新造入标识符表中。对于在源代码中注释问题，由于本程序是以行为单位从TXT文件中读取代码，当自己将注释的判断程序放置扫描每一行的动作前，导致了添加在有效合法语句后的注释语句全部被分析为Error，所以之后将判断注释的语句放置在以一个单位取字符串之前，当某一行的字符串中含有//或/*时，则将其后的字符串全部忽略，即跳出本行的后续的分析步骤，重新执行下一行的代码读取和分析操作。

八、实验代码

#include

#include

#include

#include

using namespace std;

class Table

{

private:

string str[40];

int strcount;

string name;

public:

Table();

~Table();

void setname(string strTemp); string getname();

void update(string strTemp); void init(string filename);

int search(string strTemp); }; Table::Table()

{

for (int i = 0; i<40; i++)

str[i] = "";

strcount = 0;

name = "";

}

Table::~Table()

{

}

void Table::setname(string strTemp) {

name = strTemp;

}

string Table::getname()

{

return name;

}

void Table::update(string strTemp) {

str[++strcount] = strTemp; }

void Table::init(string filename) {

string strin;

ifstream infiles(filename);

if (!infiles)

cout << "打开"<

update(strin);

infiles.close();

}

int Table::search(string strTemp) {

for (int i = 1; i<=strcount; i++)

{

if (str[i] == strTemp)

return i ;

}

return 0;

}

class OutToken

{

private:

string value;

int type;

int pointer;

string tyname;

int line;

int row;

public:

OutToken(string val="",int t = 0,int p = 0,string tn = "",int l = 0, int r = 0);

~OutToken();

friend ostream& operator <<(ostream& output, OutToken& ot);

};

OutToken::OutToken(string val ,int t ,int p ,string tn ,int l ,int r )

{

value = val;

type = t;

pointer = p;

tyname = tn;

line = l;

row = r;

}

OutToken::~OutToken() {

}

ostream& operator <<(ostream& output, OutToken& ot) {

if (ot.type!= 0)

output << setiosflags(ios::left) << setw(10) << ot.value << "(" << setw(2) << ot.type << setw(2) << "," << setw(2) << ot.pointer << setw(10)

<< ")"

<< setw(16) << ot.tyname

<< "(" << ot.line << "," << ot.row << ")" << endl;

else

output << setiosflags(ios::left) << setw(10) << ot.value << setw(17) << "ERROR"

<< setw(16) << ot.tyname

<< "(" << ot.line << "," << ot.row << ")" << endl;

return output;

}

class TokenAnalyzer

{

private:

Table keyword;

Table seperator;

Table sumoperator;

Table reloperator;

Table constant;

Table identifer;

OutToken outtoken[100];

int outcount;

public:

TokenAnalyzer();

~TokenAnalyzer();

void inittable();

void display();

void strsearch(string strin, int line, int row); void readcode();

};

TokenAnalyzer::TokenAnalyzer() {

keyword.setname("关键字");

seperator.setname("分界符");

sumoperator.setname("运算符");

reloperator.setname("关系运算符");

constant.setname("常数");

identifer.setname("标识符");

outcount = 0;

}

TokenAnalyzer::~TokenAnalyzer() {

}

void TokenAnalyzer::inittable() {

seperator.init("seperator.txt");

reloperator.init("reloperator.txt");

sumoperator.init("sumoperator.txt");

constant.init("constant.txt");

keyword.init("keyword.txt");

}

void TokenAnalyzer::display()

{

for (int i = 1; i <= outcount; i++)

cout << outtoken[i];

}

void TokenAnalyzer::strsearch(string strin,int line,int row) {

if ((strin[0] >= 'a'&&strin[0] <= 'z') || (strin[0] >= 'a'&&strin[0] <= 'z'))

{

if (keyword.search(strin))

outtoken[++outcount] = OutToken(strin, 1, keyword.search(strin), keyword.getname(), line, row);

else

{

if (identifer.search(strin))

outtoken[++outcount] = OutToken(strin, 6, identifer.search(strin), identifer.getname(), line, row);

else

{

identifer.update(strin);

outtoken[++outcount] = OutToken(strin, 6, identifer.search(strin), identifer.getname(), line, row);

}

}

}

else

{

if (strin[0] >= '0'&&strin[0] <= '9')

{

if (constant.search(strin))

outtoken[++outcount] = OutToken(strin, 5, constant.search(strin), constant.getname(), line, row);

else

{

constant.update(strin);

outtoken[++outcount] = OutToken(strin, 5, constant.search(strin), constant.getname(), line, row);

}

}

else

{

if (seperator.search(strin))

outtoken[++outcount] = OutToken(strin, 2, seperator.search(strin), seperator.getname(), line, row);

else

{

if (reloperator.search(strin))

outtoken[++outcount] = OutToken(strin, 4, reloperator.search(strin), reloperator.getname(), line, row);

else

{

if (sumoperator.search(strin))

outtoken[++outcount] = OutToken(strin, 4,

sumoperator.search(strin), sumoperator.getname(), line, row);

else

outtoken[++outcount] = OutToken(strin, 0, 0, "ERROR", line, row);

}

}

}

}

}

void TokenAnalyzer::readcode()

{

ifstream infile("code.txt");

if (!infile)

cout << "打开失败～" << endl;

string strin;

int line;

int row;

line = 0;

while (getline(infile, strin))

{

line++;

row = 0;

if (strin != " ")

{

string strtemp = "";

while (strin[0] == ' '&&strin.length() > 1) strin = strin.substr(1, strin.length());

if (strin[0] == '/'&&strin[1] == '/') continue;

if (strin == " ")

strin = "";

while (strin != ""&& strin != strtemp)

{

row++;

if (strin.find(" "))

strtemp = strin.substr(0, strin.find(" "));

else

strtemp = strin;

if (strin[0] == '/'&&strin[1] == '/')

continue;

strsearch(strtemp, line, row);

if (strin.find(" "))

strin = strin.substr(strin.find(" ") + 1, strin.length()); while (strin[0] == ' '&&strin.length() > 1)

strin = strin.substr(1, strin.length());

if (strin == " ")

strin = "";

}

}

}

infile.close();

}

void main(void)

{

TokenAnalyzer T;

T.inittable();

T.readcode();

T.display(); }

实验二 LL(1)分析文法一、实验目的

通过完成预测分析法的语法分析程序，了解预测分析法和递归子程序法的区别和联系。使学生了解语法分析的功能，掌握语法分析程序设计的原理和构造方法，训练学生掌握开发应用程序的基本方法。有利于提高学生的专业素质，为培养适应社会多方面需要的能力。

二、实验环境

Windows 8.1 、Visual Studio 2013、C++

三、实验原理

(1)实验数据结构说明

存储栈符号 char charstack[30]

存储的符号个数 int count

Stack() 构造函数

~Stack() 析构函数 Stack

void push(char ch) 将ch压栈

void pop() 栈顶出栈

char gettop() 将栈顶元素弹栈返回

void display() 打印栈内容

char TerminalSymbol[20] 终结符

char NonTerminalSymbol[20] 非终结符

char linechar[20] M表行表头

char rowchar[20] M表列表头

LLAnalyzer int M[20][20] 状态表

string Grammar[20] 文法

string Firstset[20] First集

string Followset[20] Follow集

stack chars 符号栈

LLAnalyzer() 构造函数 ~LLAnalyzer() 析构函数 void init() 初始化

void initM() 初始化M表 int search(char array[], char ch) 查询ch返回位置 void readfile() 读取文法存入Grammar中 string getfirst(char ch) 生成字符ch 的First集 string getfirststr(string str) 生成字符串str First集 void setfirstset() 所有文法生成First集 string getfollow(char ch) 生成字符ch的First集 string linkstring(string str, string strt) 两字符串不同的符连接 string chartostring(char ch) 字符转换成字符串返回void setfollow() 生成所有文法Follow集 void setM() 生成M表 int searchstr(string array [], string strt) 查询字strt返回位置 bool Lanalyzer(string strin) 文法分析 void pushstring(int strno) 产生式逆序压栈

(2)实验算法思想描述

1)LL(1)文法程序框图

四、实验内容

(1)根据某一文法编制调试LL(1)分析程序，以便对任何输入的符号串进行分析

(2)构造预测分析表，并利用分析表和一个栈来实现对上述程序设计语言的分析程序

(3)分析法的功能是利用LL(1)控制程序根据显示栈顶内容、向前看符号以及LL(1)分析表，对输入符号串自上而下的分析过程

五、实验要求

1、编程时注意风格:空行的使用释缩进等。

2、如果遇到错误的表达式，应输出提示信息。

3、对下列文法，用LL(1)分析法对任意输入的符号串进行分析

(1)E->TG

(2)G->+TG|—TG

(3)G->ε

(4)T->FS

(5)S->*FS|/FS

(6)S->ε

(7)F->(E)

(8)F->i

输出格式

步骤分析栈剩余输入串所用产生式动作

0 #E i+i*i# 初始化

六、实验结果

(1)构建First和Follow集

(2)构建状态转移表M