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

编译原理实验指导书

专业：

学号：

姓名：

2009年5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。

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

结束

图1.1词法分析主程序示意图

代码提示：

main（）

{

p=0;

printf（“\npleaseinputstring:

\n”）;

do{

输入源程序字符串，送到缓冲区prog[p++]中

}

while（ch!

=’#’）;

p=0;

do

{

scanner（）;//调用扫描子程序

switch（syn）

{

case11:

输出（数的二元组）；break;

case1:

输出（关键字begin的二元组）；break;

………..

case–1:

输出（错误）;break;

}

}while（syn!

=0）;

}

（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

代码提示：

scanner（）

{

…….

读下一个字符送入ch；

while（ch==’’）读下一个字符;

if（ch是字母或数字）

{

while（（ch是字母或数字））

{

ch=>token;

读下一个字符;

}

token与关键字表进行比较，确定syn的值；

}

else

if（ch是数字）

{

…………..

syn=11;

}

else

swith（ch）//其他字符情况

{

case’<’:

…………

case’>’:

…………

…………………………….

Default:

syn=-1;

}

}

（4）调试程序，验证输出结果。

【思考题】

（1）在编程过程中遇到了哪些问题，你是如何解决的。

（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。

【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

结束

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

代码提示：

yucu（）//语句串分析函数

{

调用statement（）;//语句分析函数

while（syn=26）{

读入下一个单词符号；

调用statement（）;

}

return;

}

statement（）

{

if（syn=10）{

读入下一个单词符号；

if（syn=18）

{

读入下一个单词符号；

调用expression函数；//表达式分析函数

}

else{输出赋值号错误；kk=1//出错标记}

}

else{输出语句号错误；kk=1;}

return;

}

2）编写表达式分析过程

intexpression（）

{

term（）;

while（（syn==13）||（syn==14））

{

scanner（）;

term（）;

}

return0;

}

3）编写项分析过程

intterm（）

{

factor（）;

while（（syn==15）||（syn==16））

{

scanner（）;

factor（）;

}

return0;

}

4）编写因子分析过程

intfactor（）

{

if（（syn==10）||（syn==11））

scanner（）;

else

if（syn==27）

{

scanner（）;

expression（）;

if（syn==28）

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】

#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;

}

}

else

{

cout<<"出现缺begin错误！

"<

kk=1;

}

return0;

}

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;

}

intexpression（）

{

term（）;

while（（syn==13）||（syn==14））

{

scanner（）;//读下一个单词符号

term（）;

}

return0;

}

intterm（）

{

factor（）;

while（（syn==15）||（syn==16））

{

scanner（）;//读下一个单词符号

factor（）;

}

return0;

}

intfactor（）

{

if（（syn==10）||（syn==11））//是否是标识符或整型常数

scanner（）;//读下一个单词符号

else

if（syn==27）//是否是（

{

scanner（）;//读下一个单词符号

expression（）;

if（syn==28）//是否是）

syn=scanner（）;//读下一个单词符号

else

{

cout<<"出现）错误！

"<

kk=1;

}

}

else

{

cout<<"出现表达式错误！

"<

kk=1;

}

return0;

}

intscanner（）

{

for（n=0;n<8;n++）token[n]=NULL;

ch=prog[p++];//读下一个单词符号并赋给ch

while（ch==''）//如果是空格,读下一字符

{

ch=prog[p];

p++;

}

if（（ch>='a'&&ch<='z'）||（ch>='A'&&ch<='Z'））//如果是字母字符

{

m=0;

while（（ch>='a'&&ch<='z'）||（ch>='A'&&ch<='Z'））//如果是字母字符

{

token[m++]=ch;//当前字符送入token

ch=prog[p++];//读下一个单词符号并赋给ch

}

token[m++]='\0';//单词结束

p--;//回退一个字符

syn=10;//标识符

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]）==0）

{

syn=n+1;//给出syn值

break;

}

}

elseif（（ch>='0'&&ch<='9'））//如果是数字字符

{

{

sum=0;

while（（ch>='0'&&ch<='9'））//如果是数字字符

{

sum=sum*10+ch-'0';//ch送入sum,并更新数字

ch=prog[p++];//读下一个单词符号并赋给ch

}

}

p--;//回退一个字符

syn=11;//数字字符

if（sum>32767）

syn=-1;//出现错误

}

elseswitch（ch）//其他字符时

{

case'<':

m=0;token[m++]=ch;

ch=prog[p++];//读下一个单词符号并赋给ch

if（ch=='>'）

{

syn=21;//不等于

token[m++]=ch;

}

elseif（ch=='='）

{

syn=22;//小于等于

token[m++]=ch;

}

else

{

syn=23;//大于

p--;//回退一个字符

}

break;

case'>':

m=0;token[m++]=ch;

ch=prog[p++];//读下一个单词符号并赋给ch

if（ch=='='）

{

syn=24;//大于等于

token[m++]=ch;

}

else

{

syn=20;//小于

p--;//回退一个字符

}

break;

case':

':

m=0;token[m++]=ch;

ch=prog[p++];//读下一个单词符号并赋给ch

if（ch=='='）

{

syn=18;//等于

token[m++]=ch;

}

else

{

syn=17;//冒号：

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;

}

returnsyn;

}

【运行结果】

【思考题】

（1）你所编制的程序与实验1程序有何联系，如何应用实验1。

答：

语法分析程序用到了词法分析程序中的scanner函数（词法扫描程序），并将其作为其中一个模块，与其它函数共同完成语法分析任务，语法分析程序以词法分析程序提供的单词序列为来源，并对其进行语法检查和结构分析。

编译程序对源程序字符串要先进行词法分析，然后进行语法分析、语义分析等后续工作。

（2）将源程序放置在文本文件中，运用流操作实现对源程序的扫描和分解，编程实现。

【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