編譯原理實(shí)驗(yàn)教案

實(shí)驗(yàn)教案班級(jí)：計(jì)科0501/0502教師：劉小豫

實(shí)驗(yàn)一源程序的輸入及預(yù)處理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_預(yù)處理子程序的任務(wù)，構(gòu)造一個(gè)簡(jiǎn)單的預(yù)處理子程序，對(duì)源程序進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理。二、實(shí)驗(yàn)要求選擇一種熟悉的高級(jí)語(yǔ)言，編制讀入源程序和進(jìn)行預(yù)處理的程序。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容定義模擬的簡(jiǎn)單語(yǔ)言的詞法構(gòu)成，編制讀入源程序和進(jìn)行預(yù)處理的程序，要求將源程序讀入到文件或存入數(shù)組中，再?gòu)奈募驍?shù)組中逐個(gè)讀取字符進(jìn)行預(yù)處理，包括去掉注釋、Tab、Enter和續(xù)行符等操作，并顯示預(yù)處理后的程序。四、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)五、實(shí)驗(yàn)步驟1．從鍵盤(pán)讀入源程序存放到輸入緩沖區(qū)中。2．對(duì)源程序進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理后的程序存放到掃描緩沖區(qū)中。3.顯示預(yù)處理后的程序。六、參考源程序（C++語(yǔ)言編寫(xiě)）//源程序的輸入及預(yù)處理#include<fstream.h>#include<iostream.h>voidpro_process(char*);voidmain() //測(cè)試驅(qū)動(dòng)程序{//定義掃描緩沖區(qū) charbuf[4048]={'\0'}; //緩沖區(qū)清0//調(diào)用預(yù)處理程序 pro_process(buf);//在屏幕上顯示掃描緩沖區(qū)的內(nèi)容 cout<<buf<<endl;}voidpro_process(char*buf) //預(yù)處理程序{ ifstreamcinf("source.txt",ios::in); inti=0; //計(jì)數(shù)器 charold_c='\0',cur_c; //前一個(gè)字符，當(dāng)前字符。 boolin_comment=false; //false表示當(dāng)前字符未處于注釋中。 while(cinf.read(&cur_c,sizeof(char))){ //從文件讀一個(gè)字符 switch(in_comment){ casefalse: if(old_c=='/'&&cur_c=='*'){ //進(jìn)入注釋 i--; //去除已存入掃描緩沖區(qū)的字符'/' in_comment=true; } else{ if(old_c=='\\'&&cur_c=='\n') //發(fā)現(xiàn)續(xù)行 i--; //去除已存入掃描緩沖區(qū)的字符'\' else{ if(cur_c>='A'&&cur_c<='Z')//大寫(xiě)變小寫(xiě) cur_c+=32; if(cur_c=='\t'||cur_c=='\n')//空格取代TAB換行 cur_c=''; buf[i++]=cur_c; } } break; casetrue: if(old_c=='*'&&cur_c=='/') //離開(kāi)注釋 in_comment=false; }//endofswitch old_c=cur_c; //保留前一個(gè)字符 }//endofwhile buf[i++]='#'; //在源程序尾部添加字符'#'}實(shí)驗(yàn)二詞法分析程序?qū)崿F(xiàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募由顚?duì)詞法分析器的工作過(guò)程的理解；加強(qiáng)對(duì)詞法分析方法的掌握；能夠采用一種編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的詞法分析程序；能夠使用自己編寫(xiě)的分析程序?qū)?jiǎn)單的程序段進(jìn)行詞法分析。二、實(shí)驗(yàn)要求1.對(duì)單詞的構(gòu)詞規(guī)則有明確的定義；2.編寫(xiě)的分析程序能夠正確識(shí)別源程序中的單詞符號(hào)；3.識(shí)別出的單詞以<種別碼，值>的形式保存在符號(hào)表中，正確設(shè)計(jì)和維護(hù)符號(hào)表；4.*對(duì)于源程序中的詞法錯(cuò)誤，能夠做出簡(jiǎn)單的錯(cuò)誤處理，給出簡(jiǎn)單的錯(cuò)誤提示，保證順利完成整個(gè)源程序的詞法分析；5.實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求用自動(dòng)機(jī)或者文法的形式對(duì)詞法定義做出詳細(xì)說(shuō)明，說(shuō)明詞法分析程序的工作過(guò)程。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容自定義一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，或者選擇已有的一種高級(jí)語(yǔ)言，編制它的詞法分析程序。詞法分析程序的實(shí)現(xiàn)可以采用任何一種編程工具。四、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)6學(xué)時(shí)五、實(shí)驗(yàn)步驟1.定義目標(biāo)語(yǔ)言的可用符號(hào)表和構(gòu)詞規(guī)則（參考教材17頁(yè)例2.6正規(guī)定義）；（自己定義）2.調(diào)用預(yù)處理程序，對(duì)源程序進(jìn)行單詞切分和識(shí)別，直到源程序結(jié)束；3.對(duì)正確的單詞，按照它的種別以<種別碼，值>的形式輸出到顯示器，*并保存在符號(hào)表中；4.*對(duì)不正確的單詞，做出錯(cuò)誤處理。六、選作實(shí)驗(yàn)帶星號(hào)的內(nèi)容為選作內(nèi)容。學(xué)生可以根據(jù)自身的情況完善詞法分析程序的錯(cuò)誤處理功能，如對(duì)錯(cuò)誤的單詞給出準(zhǔn)確的位置和錯(cuò)誤類(lèi)型提示。七、參考源程序（C++語(yǔ)言編寫(xiě)）詞法分析器流程圖//詞法分析器手工構(gòu)造實(shí)例#include<iostream.h>#include<fstream.h>#include<string.h>#include<stdlib.h>#include<conio.h>constshortWORDLEN=20;structcode_val{ charcode; charval[WORDLEN];};//預(yù)處理函數(shù)原型voidpro_process(char*);//掃描函數(shù)原型code_valscanner(char*);//拼接函數(shù)原型voidconcat(char[],char);//查保留字表函數(shù)charreserve(char[]);//主函數(shù)voidmain(){ charbuf[4048]={'\0'};//掃描緩沖區(qū)//預(yù)處理 pro_process(buf);//顯示buf cout<<buf<<endl;//單詞識(shí)別 ofstreamcoutf("Lex_r.txt",ios::out); code_valt;//臨時(shí)變量 do{ t=scanner(buf);//調(diào)用一次掃描器獲得一個(gè)單詞二元式 cout<<t.code<<'\t'<<t.val<<endl;//屏幕顯示單詞二元式 coutf<<t.code<<'\t'<<t.val<<endl;//單詞二元式輸出至文件 }while(t.code!='#'); cout<<"Endoflexicalanalysis!"<<endl; getch();}//掃描函數(shù)，每調(diào)用一次，返回一個(gè)單詞的二元式。structcode_valscanner(char*buf){ staticinti=0;//buf指針 structcode_valt={'\0',"NUL"};//臨時(shí)變量 chartoken[WORDLEN]="";//用于拼接單詞//去除前導(dǎo)空格 while(buf[i]=='')i++;//開(kāi)始識(shí)別單詞 //標(biāo)識(shí)符或基本字 if(buf[i]>='a'&&buf[i]<='z'){ while(buf[i]>='a'&&buf[i]<='z'||buf[i]>='0'&&buf[i]<='9') concat(token,buf[i++]); t.code=reserve(token);//查保留字表 if(t.code=='i')strcpy(t.val,token);//是標(biāo)識(shí)符 returnt;//返回標(biāo)識(shí)符或基本字的二元式 } //整常數(shù)或?qū)嵆?shù) if(buf[i]>='0'&&buf[i]<='9'){ while(buf[i]>='0'&&buf[i]<='9') concat(token,buf[i++]); if(buf[i]=='.'){//實(shí)常數(shù)123. concat(token,buf[i++]); while(buf[i]>='0'&&buf[i]<='9')//123.4 concat(token,buf[i++]); t.code='y'; } else//整常數(shù) t.code='x'; strcpy(t.val,token); returnt;//返回當(dāng)前單詞整常數(shù)(123)或?qū)嵆?shù)(123.或123.4)的二元式 } //無(wú)整數(shù)部分實(shí)常數(shù) if(buf[i]=='.'){ concat(token,buf[i++]); if(buf[i]>='0'&&buf[i]<='9'){ while(buf[i]>='0'&&buf[i]<='9') concat(token,buf[i++]); t.code='y'; strcpy(t.val,token); returnt;//返回當(dāng)前單詞實(shí)常數(shù)(.123)的二元式 } else{//單個(gè).錯(cuò)誤詞形 cout<<"<Errorword>"<<token<<endl; exit(0); } } //其余單詞 switch(buf[i]){ case',': t.code=','; break; case';': t.code=';'; break; case'(': t.code='('; break; case')': t.code=')'; break; case'=': t.code='='; break; case'+': if(buf[++i]=='+') t.code='$'; else{ t.code='+'; i--; } break; case'*': t.code='*'; break; case'#': t.code='#'; break; default://錯(cuò)誤字符 cout<<"Errorchar>"<<buf[i]<<endl; exit(0); }//endofswitch i++;//指向下個(gè)單詞 returnt;//返回當(dāng)前單詞的二元式}//拼接函數(shù)，原token="BEG",buf[i++]='I',調(diào)用后token="BEGI"。voidconcat(chartoken[],charc){ for(inti=0;token[i];i++); token[i]=c; token[++i]='\0';}charreserve(chartoken[]){ constchar*table[]={"begin","end","integer","real"}; constcharcode[]={"{}ac"}; for(inti=0;i<(int)strlen(code);i++) if(strcmp(token,table[i])==0)returncode[i]; return'i'; //標(biāo)識(shí)符的單詞種別為'i'}//預(yù)處理函數(shù)voidpro_process(char*buf){ ifstreamcinf("source.txt",ios::in); inti=0;charold_c='\0',cur_c;//計(jì)數(shù)器，前一個(gè)字符，當(dāng)前字符。 boolin_comment=false;//狀態(tài)標(biāo)志，false表示當(dāng)前字符未處于注釋中。 while(cinf.read(&cur_c,sizeof(char))){//從文件讀一個(gè)字符 switch(in_comment){ casefalse: if(old_c=='/'&&cur_c=='*'){//進(jìn)入注釋 i--;//去除已存入掃描緩沖區(qū)的字符'/' in_comment=true; } else{ if(old_c=='\\'&&cur_c=='\n')//去除續(xù)行符'\'，包括后續(xù)換行符。 i--;//去除已存入掃描緩沖區(qū)的字符'\' else{ if(cur_c>='A'&&cur_c<='Z')cur_c+=32;//大寫(xiě)變小寫(xiě) if(cur_c=='\t'||cur_c=='\n')cur_c='';//空格 buf[i++]=cur_c; } } break; casetrue: if(old_c=='*'&&cur_c=='/')//離開(kāi)注釋 in_comment=false; }//endofswitch old_c=cur_c;//保留前一個(gè)字符 }//endofwhile buf[i]='#';}實(shí)驗(yàn)三LL(1)分析法一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康母鶕?jù)某一文法編制調(diào)試LL（1）分析程序，以便對(duì)任意輸入的符號(hào)串進(jìn)行分析。本次實(shí)驗(yàn)的目的主要是加深對(duì)預(yù)測(cè)分析LL（1）分析法的理解。程序比較復(fù)雜，通過(guò)這個(gè)練習(xí)可提高軟件開(kāi)發(fā)能力。二、實(shí)驗(yàn)要求1．明確LL（1）分析法的功能LL（1）分析法的功能是利用LL（1）控制程序根據(jù)符號(hào)棧棧頂內(nèi)容、輸入串當(dāng)前輸入符號(hào)，以及LL（1）預(yù)測(cè)分析表，對(duì)輸入符號(hào)串自上而下的分析過(guò)程。2．LL（1）分析法的前提改造文法：消除二義性、消除左遞歸、提取左因子，判斷是否為L(zhǎng)L（1）文法。3．程序要求：程序輸入/輸出示例：對(duì)下列文法，用LL（1）分析法對(duì)任意輸入的符號(hào)串進(jìn)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(1)用戶(hù)自行輸入一個(gè)以#結(jié)束的符號(hào)串(包括+-*/（）i#)(2)輸出過(guò)程如下：（參考教材78頁(yè)例4.6分析步驟）步驟符號(hào)棧剩余輸入串所用產(chǎn)生式1Ei+i*i#E->TG備注：在“所用產(chǎn)生式”一列中如果對(duì)應(yīng)有推導(dǎo)則寫(xiě)出所用產(chǎn)生式；如果為匹配終結(jié)符則寫(xiě)明匹配的終結(jié)符；如分析異常出錯(cuò)則寫(xiě)為“分析出錯(cuò)”；若成功結(jié)束則寫(xiě)為“分析成功”。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容利用LL(1)分析算法進(jìn)行表達(dá)式處理，根據(jù)LL(1)分析表對(duì)表達(dá)式符號(hào)串進(jìn)行堆棧（或其他）操作，輸出分析結(jié)果，如果遇到錯(cuò)誤則顯示錯(cuò)誤信息。四、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)4學(xué)時(shí)五、實(shí)驗(yàn)步驟1．定義部分：定義常量、變量、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。2．初始化：設(shè)立LL(1)分析表、初始化變量空間（包括堆棧、結(jié)構(gòu)體、數(shù)組、臨時(shí)變量等）；3．控制部分：從鍵盤(pán)輸入一個(gè)表達(dá)式符號(hào)串；4．利用LL(1)分析算法（教材77頁(yè)）進(jìn)行表達(dá)式處理，結(jié)合符號(hào)棧棧頂符號(hào)及表達(dá)式符號(hào)串當(dāng)前符號(hào)，根據(jù)LL(1)分析表進(jìn)行分析，輸出分析結(jié)果，如果遇到錯(cuò)誤則顯示錯(cuò)誤信息。六、參考源代碼/*LL(1)分析法源程序，只能在VC++中運(yùn)行*/#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<dos.h>charA[20];/*分析棧*/charB[20];/*剩余串*/charv1[20]={'i','+','*','(',')','#'};/*終結(jié)符*/charv2[20]={'E','G','T','S','F'};/*非終結(jié)符*/intj=0,b=0,top=0,l;/*L為輸入串長(zhǎng)度*/typedefstructtype/*產(chǎn)生式類(lèi)型定義*/{charorigin;/*大寫(xiě)字符*/chararray[5];/*產(chǎn)生式右邊字符*/intlength;/*字符個(gè)數(shù)*/}type;typee,t,g,g1,s,s1,f,f1;/*結(jié)構(gòu)體變量*/typeC[10][10];/*預(yù)測(cè)分析表*/voidprint()/*輸出分析棧*/{inta;/*指針*/for(a=0;a<=top+1;a++)printf("%c",A[a]);printf("\t\t");}/*print*/voidprint1()/*輸出剩余串*/{intj;for(j=0;j<b;j++)/*輸出對(duì)齊符*/printf("");for(j=b;j<=l;j++)printf("%c",B[j]);printf("\t\t\t");}/*print1*/voidmain(){intm,n,k=0,flag=0,finish=0;charch,x;typecha;/*用來(lái)接受C[m][n]*//*把文法產(chǎn)生式賦值結(jié)構(gòu)體*/e.origin='E';strcpy(e.array,"TG");e.length=2;t.origin='T';strcpy(t.array,"FS");t.length=2;g.origin='G';strcpy(g.array,"+TG");g.length=3;g1.origin='G';g1.array[0]='^';g1.length=1;s.origin='S';strcpy(s.array,"*FS");s.length=3;s1.origin='S';s1.array[0]='^';s1.length=1;f.origin='F';strcpy(f.array,"(E)");f.length=3;f1.origin='F';f1.array[0]='i';f1.length=1;for(m=0;m<=4;m++)/*初始化分析表*/for(n=0;n<=5;n++)C[m][n].origin='N';/*全部賦為空*//*填充分析表*/C[0][0]=e;C[0][3]=e;C[1][1]=g;C[1][4]=g1;C[1][5]=g1;C[2][0]=t;C[2][3]=t;C[3][1]=s1;C[3][2]=s;C[3][4]=C[3][5]=s1;C[4][0]=f1;C[4][3]=f;printf("提示:本程序只能對(duì)由'i','+','*','(',')'構(gòu)成的以'#'結(jié)束的字符串進(jìn)行分析,\n");printf("請(qǐng)輸入要分析的字符串:");do/*讀入分析串*/{scanf("%c",&ch);if((ch!='i')&&(ch!='+')&&(ch!='*')&&(ch!='(')&&(ch!=')')&&(ch!='#')){printf("輸入串中有非法字符\n");exit(1);}B[j]=ch;j++;}while(ch!='#');l=j;/*分析串長(zhǎng)度*/ch=B[0];/*當(dāng)前分析字符*/A[top]='#';A[++top]='E';/*'#','E'進(jìn)