天津科技大学编译原理实验报告.docx
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天津科技大学编译原理实验报告.docx
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天津科技大学编译原理实验报告
编译原理实验报告
专业:
计算机科学与技术
学号:
14101103
姓名:
傅开煤
2016年11月
前言
“编译原理”是一门研究设计和构造编译程序原理和方法的课程,是计算机各专业的一门重要专业基础课。
编译原理这门课程蕴含着计算机学科中解决问题的思路、形式化问题和解决问题的方法,对应用软件和系统软件的设计与开发有一定的启发和指导作用。
编译程序构造的原理和技术在软件工程、逆向工程、软件再工程、语言转换及其他领域中都有着广泛的应用。
通过本课程的实验教学,使学生加深对编译系统的结构、工作流程及编译程序各组成部分设计原理的理解,使他们能够掌握和应用常用的编译技术和方法,为今后从事应用软件和系统软件的开发打下一定的理论和实践基础。
编译原理实验指导书围绕着实验教学目标,详细阐述了各实验的原理和步骤。
希望同学们能够充分利用实验条件,认真完成实验,从实验中得到应有的锻炼和培养。
实验要求
为了顺利完成编译原理课程实验,学生应做到:
(1)熟练掌握一种高级程序设计语言。
(2)实验前,认真学习教材以及实验指导书的相关内容,提前做好实验准备。
(3)每次实验先分析后编程,在实验报告中应写明自己的编程思路和设计流程。
(4)实验结束一周后提交实验报告。
实验报告内容应包括:
实验目的、实验内容、设计思路和流程框图,源程序(含注释)清单、测试结果以及实验总结。
(5)遵守机房纪律,服从辅导教师指挥,爱护实验设备。
实验的验收将分为两个部分。
第一部分是上机操作,随机抽查程序运行和即时提问;第二部分是提交书面的实验报告。
此外杜绝抄袭现象,一经发现雷同,双方成绩均以0分计算。
目录
实验一词法分析程序设计..............................................1
实验二递归下降语法分析程序设计......................................5
实验1词法分析程序设计
【开发语言及实现平台或实验环境】
C/C++/C#
MicrosoftVisualStudio6.0/MicrosoftVisualStudio.NET2005-2008
【实验目的】
(1)理解词法分析在编译程序中的作用
(2)加深对有穷自动机模型的理解
(3)掌握词法分析程序的实现方法和技术
【实验内容】
对一个简单语言的子集编制一个一遍扫描的词法分析程序。
【实验要求】
(1)待分析的简单语言的词法
1)关键字
beginifthenwhiledoend
2)运算符和界符
:
=+-*/<<=>>=<>=;()#
3)其他单词是标识符(ID)和整形常数(NUM),通过以下正规式定义:
ID=letter(letter|digit)*
NUM=digitdigit*
4)空格由空白、制表符和换行符组成。
空格一般用来分隔ID、NUM、运算符、界符和关键字,词法分析阶段通常被忽略。
(2)各种单词符号对应的种别编码
单词符号
种别码
单词符号
种别码
begin
1
:
17
if
2
:
=
18
then
3
<
20
while
4
<>
21
do
5
<=
22
end
6
>
23
letter(letter|digit)*
10
>=
24
digitdigit*
11
=
25
+
13
;
26
-
14
(
27
*
15
)
28
/
16
#
0
(3)词法分析程序的功能
输入:
所给文法的源程序字符串
输出:
二元组(syn,token或sum)构成的序列。
syn为单词种别码;
token为存放的单词自身字符串;
sum为整形常数。
例如:
对源程序beginx:
=9;ifx>0thenx:
=2*x+1/3;end#经词法分析后输出如下序列:
(1,begin)(10,’x’)(18,:
=)(11,9)(26,;)(2,if)……
【实验步骤】
(1)根据图1.1构建主程序框架
图1.1词法分析主程序示意图
主代码:
voidmain()
{
p=0;
row=1;
cout<<"Pleaseinputstring:
"< do { cin.get(ch); prog[p++]=ch; } while(ch! ='#'); p=0; do { scaner(); switch(syn) { case11: cout<<"("< case-1: cout<<"Errorinrow"< "< case-2: row=row++;break; default: cout<<"("< } } while(syn! =0); getchar(); getchar(); } (2)关键字表置初值 关键字作为特殊标识符处理,把它们预先安排在一张表格中(关键字表),当扫描程序识别标识符时,查关键字表。 如能查到匹配的单词,则为关键字,否则为一般标识符。 (3)编写扫描子程序 voidscaner() { for(n=0;n<8;n++)token[n]=NULL; ch=prog[p++];//读下一个字符送入ch while(ch=='')//如果为空格,读下一字符 { ch=prog[p]; p++; } if((ch>='a'&&ch<='z')||(ch>='A'&&ch<='Z'))//如果ch为字母 { m=0; while((ch>='a'&&ch<='z')||(ch>='A'&&ch<='Z'))/*如果ch仍为字母(单词),将ch输入token*/ { token[m++]=ch;//当前字符送入token ch=prog[p++];//读下一个字符送入ch } token[m++]='\0';//单词结束 p--; syn=10; for(n=0;n<6;n++)//与关键字表进行比较,确定syn的值 if(! strcmp(token,rwtab[n])) { syn=n+1; break; } } elseif((ch>='0'&&ch<='9'))//如果ch为数字 { { sum=0; while((ch>='0'&&ch<='9'))//如果ch仍为数字(一个数) { sum=sum*10+ch-'0';//ch送入sum,并更新数字 ch=prog[p++];//读下一个字符送入ch } } p--; syn=11; if(sum>32767) syn=-1;//错误 } elseswitch(ch)//其他字符情况 { case'<': m=0;token[m++]=ch; ch=prog[p++]; if(ch=='>') { syn=21; token[m++]=ch; } elseif(ch=='=') { syn=22; token[m++]=ch; } else { syn=23; p--; } break; case'>': m=0;token[m++]=ch; ch=prog[p++]; if(ch=='=') { syn=24; token[m++]=ch; } else { syn=20; p--; } break; case': ': m=0;token[m++]=ch; ch=prog[p++]; if(ch=='=') { syn=18; token[m++]=ch; } else { syn=17; p--; } break; case'*': syn=13;token[0]=ch;break; case'/': syn=14;token[0]=ch;break; case'+': syn=15;token[0]=ch;break; case'-': syn=16;token[0]=ch;break; case'=': syn=25;token[0]=ch;break; case';': syn=26;token[0]=ch;break; case'(': syn=27;token[0]=ch;break; case')': syn=28;token[0]=ch;break; case'#': syn=0;token[0]=ch;break; case'\n': syn=-2;break; default: syn=-1;break; } } (4)调试程序,验证输出结果。 源程序代码如下: #include #include #include usingnamespacestd; charprog[80],token[8],ch; intsyn,p,m,n,sum,row; char*rwtab[6]={"begin","if","then","while","do","end"}; voidmain() { p=0; row=1; cout<<"Pleaseinputstring: "< do { cin.get(ch); prog[p++]=ch; }while(ch! ='#'); p=0; do { voidscaner(); switch(syn) { case11: cout<<"("< case-1: cout<<"Errorinrow"< "< case-2: row=row++;break; default: cout<<"("< } }while(syn! =0); getchar(); getchar(); } voidscaner() { for(n=0;n<8;n++)token[n]=NULL; ch=prog[p++];//读下一个字符送入ch while(ch=='')//如果为空格,读下一字符 { ch=prog[p]; p++; } if((ch>='a'&&ch<='z')||(ch>='A'&&ch<='Z'))//如果ch为字母 { m=0; while((ch>='a'&&ch<='z')||(ch>='A'&&ch<='Z'))/*如果ch仍为字母(单词),将ch输入token*/ { token[m++]=ch;//当前字符送入token ch=prog[p++];//读下一个字符送入ch } token[m++]='\0';//单词结束 p--; syn=10; for(n=0;n<6;n++)//与关键字表进行比较,确定syn的值 if(! strcmp(token,rwtab[n])) { syn=n+1; break; } } elseif((ch>='0'&&ch<='9'))//如果ch为数字 { { sum=0; while((ch>='0'&&ch<='9'))//如果ch仍为数字(一个数) { sum=sum*10+ch-'0';//ch送入sum,并更新数字 ch=prog[p++];//读下一个字符送入ch } } p--; syn=11; if(sum>32767) syn=-1;//错误 } elseswitch(ch)//其他字符情况 { case'<': m=0;token[m++]=ch; ch=prog[p++]; if(ch=='>') { syn=21; token[m++]=ch; } elseif(ch=='=') { syn=22; token[m++]=ch; } else { syn=23; p--; } break; case'>': m=0;token[m++]=ch; ch=prog[p++]; if(ch=='=') { syn=24; token[m++]=ch; } else { syn=20; p--; } break; case': ': m=0;token[m++]=ch; ch=prog[p++]; if(ch=='=') { syn=18; token[m++]=ch; } else { syn=17; p--; } break; case'*': syn=13;token[0]=ch;break; case'/': syn=14;token[0]=ch;break; case'+': syn=15;token[0]=ch;break; case'-': syn=16;token[0]=ch;break; case'=': syn=25;token[0]=ch;break; case';': syn=26;token[0]=ch;break; case'(': syn=27;token[0]=ch;break; case')': syn=28;token[0]=ch;break; case'#': syn=0;token[0]=ch;break; case'\n': syn=-2;break; default: syn=-1;break; } } 源程序代码运行结果截图如下: 【思考题】 (1)在编程过程中遇到了哪些问题,你是如何解决的。 答: 1)在“读下一个字符“的时候遇到少读或多读一个字符的情况。 解决: 通过多次调试将读字符的每种情况都考虑。 2)当输入数字开头的字符串时,需要报错。 解决: 在主函数里面对输入的第一个字符进行判断,是否为数字,若为数字,输出error。 3)输入内容时计算机是从键盘缓冲区里读内容的,在多次输入中导致数据读取错误。 解决: 在输入前用rewind函数清除键盘缓冲区的内容,再输入即可。 (2)源程序若存在注释,如何实现词法分析,在现有程序基础上进行扩充。 【实验总结】 通过本次实验让我了解了编译原理如何设计、编制并调试词法分析程序,并加深了我对词法分析器原理的理解;熟悉了直接构造词法分析器的方法和相关原理,并学会使用C/C++语言直接编写词法分析器;同时更熟练的掌握用C/C++语言编写程序,实现一定的实际功能。 【参考文献】 1.胡伦骏、徐兰芳等,编译原理(第2版),电子工业出版社,246,2005.7 2.王雷、刘志成等,编译原理课程设计,机械工业出版社,138,2005.3 实验2递归下降语法分析程序设计 【开发语言及实现平台或实验环境】 C/C++/C# MicrosoftVisualStudio6.0/MicrosoftVisualStudio.NET2005-2008 【实验目的】 (1)理解语法分析在编译程序中的作用,以及它与词法分析程序的关系 (2)加深对递归下降语法分析原理的理解 (3)掌握递归下降语法分析的实现方法 【实验内容】 编制一个递归下降分析程序,实现对词法分析程序提供的单词序列的语法检查和结构分析。 【实验要求】 (1)待分析的简单语言的词法同实验1 (2)待分析的简单语言的语法 用扩充的BNF表示如下: 1)<程序>: : =begin<语句串>end 2)<语句串>: : =<语句>{;<语句>} 3)<语句>: : =<赋值语句> 4)<赋值语句>: : =ID: =<表达式> 5)<表达式>: : =<项>{+<项>|-<项>} 6)<项>: : =<因子>{*<因子>|/<因子>} 7)<因子>: : =ID|NUM|(<表达式>) (3)语法分析程序的功能 输入单词串以”#”结束,如果是文法正确的句子,输出成功信息;否则输出错误信息。 例如: 输入begina: =9;x: =2*3;b: =a+xend# 输出success 输入x: =a+b*cend# 输出error 【实验步骤】 (1)根据图2.1递归下降分析程序示意图构建主程序框架 图2.1递归下降分析程序示意图 (2)编写各语法单位分析函数 1)编写语句串及语句分析函数 intyucu()//语句串分析函数 { statement(); while(syn==26) { scanner();//读下一个单词符号 statement();//调用statement函数 } return0; } intstatement() { if(syn==10) { scanner();//读下一个单词符号 if(syn==18) { scanner();//读下一个单词符号 expression(); } else { cout<<"出现赋值号错误! "< kk=1; } } else { cout<<"出现语句错误! "< kk=1; } return0; } 2)编写表达式分析过程 intexpression()//表达式 { term(); while((syn==13)||(syn==14))//当开头扫描的是'+'或'-'时,继续扫描 { scanner(); term(); } return0; } 3)编写项分析过程 intterm()//项 { factor(); while((syn==15)||(syn==16))//当开头扫描的是'*'或'/'时,继续扫描 { scanner(); factor(); } return0; } 4)编写因子分析过程 intfactor()//因子 { if((syn==10)||(syn==11))//当扫描的是数字或字母时,继续扫描 scanner(); else if(syn==27)//当扫描的'('时,继续扫描 { scanner(); expression(); if(syn==28)//当扫描的是')'时,继续扫描 syn=scanner(); else { cout<<"输出错误"< kk=1; } } else { cout<<"输出表达错误"< kk=1; } return0; } (3)调试程序,验证输出结果 源程序代码如下: #include #include #include usingnamespacestd; charprog[80],token[8]; charch; intsyn,p,m,n,sum,kk; char*rwtab[6]={"begin","if","then","while","do","end"}; intscanner();//调用scanner函数 intlrparscr();//调用lrparscr函数 intyucu();//调用yucu函数 intstatement();//调用statement函数 intexpression();//调用expression函数 intterm();//调用term函数 intfactor();//调用factor函数 voidmain() { p=0; cout<<"\nPleaseinputstring: "< do { cin.get(ch); prog[p++]=ch;//输入源程序字符串,送到缓冲区prog[p++]中 }while(ch! ='#'); p=0; kk=0; scanner(); lrparscr(); getchar(); getchar(); } intlrparscr() { if(syn==1) { scanner();//读下一个单词符号 yucu(); if(syn==6)//syn=6对应单词符号end { scanner();//读下一个单词符号 if((syn==0)&&(kk==0)) printf("success! \n"); } else if(kk! =1) { cout<<"出现缺end错误! "< kk=1;
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