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编译原理实验指导书
编译原理实验指导书
合肥学院计算机科学与技术系
实验一 词法分析程序
一、实验目的
通过设计编制调试一个具体的词法分析程序,加深对词法分析原理的理解。
并掌握在对程序设计语言源程序进行扫描过程中将其分解为各类单词的词法分析方法。
二、实验内容
1.编制一个读单词词法分析程序即扫描器;从输入的源程序中,识别出各个具有独立意义的单词,即基本保留字、标识符、常数、运算符、分隔符五大类;其中包括名字、类型、分配的内存空间;
2.并依次输出各个单词的内部编码及单词符号自身值。
(遇到错误时可显示“Error”,然后跳过错误部分继续显示)
3.处理各常量说明,计算每个常量的值和类型。
三、实验预习提示
1、词法分析器的功能和输出格式
词法分析器的功能是输入源程序,输出单词符号。
词法分析器的单词符号常常表示成以下的二元式(单词种别码,单词符号的属性值)。
本实验中,采用的是一类符号一种别码的方式。
2、单词的BNF表示
<标识符>-> <字母><字母数字串>
<字母数字串>-><字母><字母数字串>|<数字><字母数字串>|
<下划线><字母数字串>|ε
<无符号整数>-> <数字><数字串>
<数字串>-> <数字><数字串> |ε
<加法运算符>-> +
<减法运算符>-> -
<大于关系运算符>-> >
<大于等于关系运算符>-> >=
3、“超前搜索”方法
词法分析时,常常会用到超前搜索方法。
如当前待分析字符串为“a>+”,当前字符为’>’,此时,分析器倒底是将其分析为大于关系运算符还是大于等于关系运算符呢?
显然,只有知道下一个字符是什么才能下结论。
于是分析器读入下一个字符’+’,这时可知应将’>’解释为大于运算符。
但此时,超前读了一个字符’+’,所以要回退一个字符,词法分析器才能正常运行。
在分析标识符,无符号整数等时也有类似情况。
4、模块结构
四、实验步骤
(一)准备:
1.阅读课本有关章节,明确语言的语法,写出基本保留字、标识符、常数、运算符、分隔符和程序例。
2.初步编制好程序。
3.准备好多组测试数据。
(二)上机:
将源代码拷贝到机上调试,发现错误,再修改完善。
上机调试通过。
(三)写出(画出)设计方案:
模块关系简图、流程图、全局变量、函数接口等。
(四)程序要求:
程序输入/输出示例:
如源程序为C语言。
输入如下一段:
main()
{
int a,b;
a = 10;
b = a + 20;
}
要求输出如右图。
(2,”main”)
(5,”(“)
(5,”)“)
(5,”{“)
(1,”int”)
(2,”a”)
(5,”,”)
(2,”b”)
(5,”;”)
(2,”a”)
(4,”=”)
(3,”10”)
(5,”;”)
(2,”b”)
(4,”=”)
(2,”a”)
(4,”+”)
(3,”20”)
(5,”;”)
(5,”}“)
要求:
识别保留字:
if、int、for、while、do、return、break、continue;
单词种别码为1。
其他的都识别为标识符;单词种别码为2。
常数为无符号整形数;单词种别码为3。
运算符包括:
+、-、*、/、=、>、<、>=、<=、!
= ;
单词种别码为4。
分隔符包括:
、;、{、}、(、); 单词种别码为5。
以上为参考,具体可自行增删。
实验二 递归子程序方法
一、实验目的
根据某一文法编制调试递归下降分析程序,以便对任意输入的符号串进行分析。
本次实验的目的主要是加深对递归下降分析法的理解。
二、实验内容
1.定义部分:
定义常量、变量、数据结构。
2.初始化:
从文件将输入符号串输入到字符缓冲区中。
3.利用递归下降分析法分析,对每个非终结符编写函数,在主函数中调用文法开始符号的函数。
三、实验预习提示:
1、递归下降分析法的功能
2、词法分析器的功能是利用函数之间的递归调用模拟语法树自上而下的构造过程。
3、递归下降分析法的前提
4、改造文法:
消除二义性、消除左递归、提取左因子,判断是否为LL
(1)文法,
5、递归下降分析法实验设计思想及算法
为G的每个非终结符号U构造一个递归过程,不妨命名为U。
U的产生式的右边指出这个过程的代码结构:
(1)若是终结符号,则和向前看符号对照,
(2)若匹配则向前进一个符号;否则出错。
(3)若是非终结符号,则调用与此非终结符对应的过程。
当A的右部有多个产生式时,可用选择结构实现。
具体为:
(1)对于每个非终结符号U->u1|u2|…|un处理的方法如下:
U( ){ch=当前符号;
if(ch可能是u1字的开头) 处理u1的程序部分;
else if(ch可能是u2字的开头)处理u2的程序部分;
…
else error()
}
(2)对于每个右部u1->x1x2…xn的处理架构如下:
处理x1的程序;
处理x2的程序;
…
处理xn的程序;
(3)如果右部为空,则不处理。
(4)对于右部中的每个符号xi
① 如果xi为终结符号:
if(xi= = 当前的符号)
{
NextChar();
return;
}
else
出错处理
② 如果xi为非终结符号,直接调用相应的过程xi()
说明:
NextChar为前进一个字符函数。
四、实验步骤:
(一)准备:
1.阅读课本有关章节,
2.考虑好设计方案;
3.设计出模块结构、测试数据,初步编制好程序。
(二)上课上机:
将源代码拷贝到机上调试,发现错误,再修改完善。
第二次上机调试通过。
(三)程序要求:
程序输入/输出示例:
对下列文法,用递归下降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
输出的格式如下:
(1)递归下降分析程序,编制人:
姓名,学号,班级
(2)输入一以#结束的符号串(包括+—*/()i#):
在此位置输入符号串例如i+i*i#
(3)输出结果:
i+i*i#为合法符号串
备注:
输入一符号串如i+i*#,要求输出为“非法的符号串”。
引用也要改变。
注意:
1.表达式中允许使用运算符(+-*/)、分割符(括号)、字符I,结束符#;
2.如果遇到错误的表达式,应输出错误提示信息(该信息越详细越好);
3.对学有余力的同学,可以详细的输出推导的过程,即详细列出每一步使用的产生式。
实验三 LL
(1)分析方法
一、实验目的
根据某一文法编制调试LL
(1)分析程序,以便对任意输入的符号串进行分析。
加深对预测分析LL
(1)分析法的理解。
二、实验内容
1.定义部分:
定义常量、变量、数据结构。
2.初始化:
设立LL
(1)分析表、初始化变量空间(包括堆栈、结构体、数组、临时变量等);
3.控制部分:
从键盘输入一个表达式符号串;
4.利用LL
(1)分析算法进行表达式处理:
根据LL
(1)分析表对表达式符号串进行堆栈(或其他)操作,输出分析结果,如果遇到错误则显示错误信息。
三、实验预习提示
1.LL
(1)分析法的功能LL
(1)分析法的功能是利用LL
(1)控制程序根据显示栈栈顶内容、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。
2.LL
(1)分析法的前提
改造文法:
消除二义性、消除左递归、提取左因子,判断是否为LL
(1)文法,
3.LL
(1)分析法实验设计思想及算法
四、实验步骤:
(一)准备:
1.阅读课本有关章节,
2.考虑好设计方案;
3.设计出模块结构、测试数据,初步编制好程序。
(二)上课上机:
将源代码拷贝到机上调试,发现错误,再修改完善。
第二次上机调试通过。
(三)程序要求:
程序输入/输出示例:
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
输出的格式如下:
(1)LL
(1)分析程序,编制人:
姓名,学号,班级
(2)输入一以#结束的符号串(包括+—*/()i#):
在此位置输入符号串
(3)输出过程如下:
步骤 分析栈 剩余输入串 所用产生式
1 E i+i*i# E->TG
(4)输入符号串为非法符号串(或者为合法符号串)
备注:
(1)在“所用产生式”一列中如果对应有推导则写出所用产生式;如果为匹配终结符则写明匹配的终结符;如分析异常出错则写为“分析出错”;若成功结束则写为“分析成功”。
(2) 在此位置输入符号串为用户自行输入的符号串。
(3)上述描述的输出过程只是其中一部分的。
注意:
1.表达式中允许使用运算符(+-*/)、分割符(括号)、字符i,结束符#;
2.如果遇到错误的表达式,应输出错误提示信息(该信息越详细越好);
3.对学有余力的同学,测试用的表达式事先放在文本文件中,一行存放一个表达式,同时以分号分割。
同时将预期的输出结果写在另一个文本文件中,以便和输出进行对照;
实验四 算符优先文法处理
一、实验目的
掌握算符优先分析法的原理,利用算符优先分析法将赋值语句进行语法分析,翻译成等价的四元式表示。
二、实验内容:
1.算术表达式的文法可以是(你可以根据需要适当改变):
E→E+E|E-E|E*E|E/E|(E)|i
2.根据算符优先分析法,将表达式进行语法分析,判断一个表达式是否正确。
3.将赋值语句进行语法分析,翻译成等价的一组基本操作,每一基本操作用四元式表示。
三、实验预习提示
1.实验原理
我们要分析的表达式满足下面的算符优先矩阵
θ2\θ1 + - * / ( ) ε
+ > > < < < > >
- >> < < < >>
* > > > > < > >
/ > > > > < > >
( < < < < < =
) > > > > > >
ε < < < < < =
为实现算符优先算法,可以使用两个工作栈。
一个叫做OPTR,用以寄存运算符,一个叫OPND,用以寄存操作数或结果。
算法描述如下:
[1]首先置操作数栈为空栈,将表达式起始符;作为运算符栈的栈底元素。
[2]依次读入表达式中每个单词,若是操作数则进OPND栈,若是运算符则转[3]。
[3]将此运算符θ1与OPTR栈顶元素θ2进行比较,即查上表,若 θ1>θ2,则:
θ1进栈,转[2]
若 θ1=θ2 ,如θ1为;,则分析成功,否则OPTR栈顶元素出栈,并转[2]
若 θ1<θ2,则出栈OPND栈顶元素至b,又出栈其栈顶元素至a,出栈OPTR栈顶元素至t,进行运算r=a t b(t 为运算符),并将结果r存入栈OPND后转[3]。
若θ1和θ2之间无优先关系,则报错。
四、实验步骤
(一)准备:
1. 阅读课本有关章节,花一周时间确定算术表达式的文法,设计出算符优先关系表;
2.考虑好设计方案;
3. 设计出模块结构、测试数据,初步编制好程序。
(二)上课上机:
上机调试,发现错误,分析错误,再修改完善。
教师根据学生的设计方案与学生进行探讨,以修改方案和代码。
(三)程序要求:
程序思路(仅供参考):
1.借用实验一的结果,可将其中的取字符函数几乎原封不动地移植过来,其中的分割和分析单词的方法可借用过来分割现在这个实验的运算符、常量和变量。
2.模块结构:
(1)初始化:
设立算符优先关系表(或优先函数)、初始化变量空间(包括堆栈、结构体、数组、临时变量等);
(2)控制部分:
将一个表达式从文件中读出;(3)词法分析:
将表达式分割成单词序列;(4)利用算符优先文法进行表达式处理:
根据算符优先关系表(或优先函数)对表达式单词序列进行堆栈(或其他)操作,得到并保存四元组,如果遇到错误则显示错误信息;(5)输出四元组。
3.程序输入/输出示例:
如参考C语言的运算符。
输入如下表达式(以分号为结束)和输出结果:
(1)10;
输出:
正确
(2)1+2;
输出:
正确
(3)(1+2)/3+4-(5+6/7);
输出:
正确
(4)((1-2)/3+4
输出:
错误
(5)1+2-3+(*4/5)
输出:
错误
注意:
1.为降低难度,表达式中不含变量(只含无符号整数);
2.如果遇到错误的表达式,应输出错误提示信息(该信息越详细越好);
3.测试用的表达式事先放在文本文件中,一行存放一个表达式,同时以分号分割。
同时将预期的输出结果写在另一个文本文件中,以便和输出进行对照;
4.对学有余力的同学,可增加功能:
当判断一个表达式正确时,输出计算结果,计算过程用浮点表示,但要注意不要被0除。
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