编译原理课程设计报告词法分析器.docx
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编译原理课程设计报告词法分析器
课程设计任务书
设计
题目
词法分析器的构造
成绩
主
要
内
容
对C语言的一个子集设计并实现一个简单的词法分析器,掌握利用状态转换图设计词法分析器的基本方法。
利用该词法分析器完成对源程序字符串的词法分析。
输出形式是源程序的单词符号二元式的代码,并保存到文件中。
指
导
教
师
意
见
该生能按时完成课程设计任务书所规定的程序设计,综合运用所学知识独立分析和解决问题的能力。
程序设计方案。
论文论述,文理,格式。
程序运行结果。
程序验收时回答问题。
签名:
引言...............................................................4
第一章概述.....................................................5
1.1设计内容....................................................5
1.2设计要求...................................................5
第二章设计的基本原理...........................................6
2.1............................................................6
2.2............................................................6
第三章程序设计.................................................7
3.1总体方案设计...............................................7
3.2各模块设计.................................................8
第四章程序测试.................................................9
4.1一般测试
4.2出错处理测试
第五章结论.....................................................10
参考文献...........................................................10
附录程序清单.................................................11
引言
《编译原理》是国内外各高等院校计算机科学技术类专业,特别是计算机软件专业的一门重要专业课程。
该课程系统地向学生介绍编译程序的结构、工作流程及编译程序各组成部分的设计原理和实现技术。
由于该课程理论性和实践性都比较强,内容较为抽象复杂,涉及到大量的软件设计算法,因此,一直是一门比较难学的课程。
为了使学生更好地理解和掌握编译技术的基本概念、基本原理和实现方法,实践环节非常重要,只有通过上机进行程序设计,才能使学生对比较抽象的教学内容产生具体的感性认识,增强学生综合分析问题、解决问题的能力,并对提高学生软件设计水平大有益处。
编译原理涉及词法分析,语法分析,语义分析及优化设计等各方面。
词法分析阶段是编译过程的第一个阶段,是编译的基础。
这个阶段的任务是从左到右一个字符一个字符地读入源程序,即对构成源程序的字符流进行扫描然后根据构词规则识别单词(也称单词符号或符号)。
词法分析程序实现这个任务。
词法分析程序可以使用Lex等工具自动生成。
从左到右逐个字符对构成源程序的字符串进行扫描,依据词法规则,识别出一个一个的标记(token),把源程序变为等价的标记串序列。
执行词法分析的程序称为词法分析器,也称为扫描器。
词法分析是所有分析优化的基础,涉及的知识较少,如状态转换图等,易于实现。
本次课程设计,我的选题是词法分析,C++代码实现。
第一章概述
1.1设计内容
对C语言的一个子集设计并实现一个简单的词法分析器,掌握利用状态转换图设计词法分析器的基本方法。
1.2设计要求
利用该词法分析器完成对源程序字符串的词法分析。
输出形式是源程序的单词符号二元式的代码,并保存到文件中。
(1)假设该语言中的单词符号及种别编码如下表所示。
单词符号及种别编码
单词符号
种别编码
单词符号
种别编码
main
1
[
28
int
2
]
29
char
3
{
30
if
4
}
31
else
5
32
for
6
:
33
while
7
;
34
标识符ID
10
>
35
整型常数NUM
20
<
36
=
21
>=
37
+
22
<=
38
-
23
==
39
*
24
!
=
40
/
25
&
41
(
26
&&
42
)
27
||
43
(2)关键字mainintcharifelseforwhile都是小写并都是保留字。
算符和界符=+-*/&<<=>>=== !
=&&||,:
;{}[]()
ID和NUM的正规定义式为:
ID→letter(letter|didit)*
NUM→digitdigit*
letter→a|…|z|A|…|Z
digit→0|…|9
如果关键字、标识符和常数之间没有确定的算符或界符作间隔,则至少用一个空格作间隔。
空格由空白、制表符和换行符组成。
第二章设计原理
2.1符号分类
程序语言的单词符号一般分为以下五种:
关键字
标识符
常数
运算符
界符
2.2.词法分析器的二元输出
(单词种别,单词符号的属性值)
单词种别用整数编码,关键字一字一种,标识符统归为一种,常数一种,各种符号各一种。
2.3正规式和状态转换图
第三章程序设计
3.1总体模块设计
/*用来存储目标文件名*/
stringfile_name;
/*提取文本文件中的信息。
*/
stringGetText();
/*获得一个单词符号,从位置i开始查找。
//并且有一个引用参数j,用来返回这个单词最后一个字符在str的位置。
*/
stringGetWord(stringstr,inti,int&j);
/*这个函数用来除去字符串中连续的空格和换行
intDeleteNull(stringstr,inti);
/*判断i当前所指的字符是否为一个分界符,是的话返回真,反之假*/
boolIsBoundary(stringstr,inti);
/*判断i当前所指的字符是否为一个运算符,是的话返回真,反之假*/
boolIsOperation(stringstr,inti);
/*此函数将一个pair数组输出到一个文件中*/
voidOutFile(vector
/*此函数接受一个字符串数组,对它进行词法分析,返回一个pair型数组*/
vector
/*此函数判断传递的参数是否为关键字,是的话,返回真,反之返回假*/
boolIsKey(stringstr);
3.2各模块设计
1.首先根据上面单词符号表及ID和NUM的正规定义式,构造出状态转换图;
2.定义相关的变量和数据结构。
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(称为关键字表),当扫描程序识别出标识符时,查关键字表。
如能查到匹配的单词,则该单词为关键字,否则为一般标识符。
关键字表为一个字符串数组,其描述如下:
charKEY_WORDS[7]={″main″,″int″,″char″,″if″,″else″,″for″,″while″};
用以存放单词符号二元式的数据结构可如下定义:
classWord_Analyzer
{
public:
charContent[MAXLENGTH];
intval;
voidprint();
};
3.按照编译程序一遍扫描的要求,把词法分析器Scaner作为一个独立的子程序来设计,通过对Scaner的反复调用识别出所有的单词符号;
4.当Scaner识别出一个单词符号时,则将该单词符号的二元式写入到输出文件中。
若Scaner无法识别出一个单词符号时,则调用错误处理程序PrintError,显示当前扫描到的字符及其所在行、列位置,并跳过该字符重新开始识别单词符号。
第四章程序测试
4.1正常测试
测试该设计词法分析器,可对下面的源程序进行词法分析:
main()
{
inti=10;
while(i)i=i-1;
}
输出如下二元式代码序列:
(1,main)(26,()(27,))(30,{)(2,int)(10,i)(21,=)(20,10)(34,;)(7,while)(26,()(10,i)(27,))(10,i)(21,=)(10,i)(23,-)(20,1)(34,;)(31,})
第五章结论
该词法分析器功能良好,可以完成预定的要求。
参考文献:
《程序设计语言编译原理》陈火旺
《C++程序设计》谭浩强
程序清单:
#include
#include
#include
#include
usingnamespacestd;
/*用来存储目标文件名*/
stringfile_name;
/*提取文本文件中的信息。
*/
stringGetText();
/*获得一个单词符号,从位置i开始查找。
//并且有一个引用参数j,用来返回这个单词最后一个字符在str的位置。
*/
stringGetWord(stringstr,inti,int&j);
/*这个函数用来除去字符串中连续的空格和换行
//第一个参数为目标字符串,第二个参数为开始位置
//返回值为连续的空格和换行后的第一个有效字符在字符串的位置*/
intDeleteNull(stringstr,inti);
/*判断i当前所指的字符是否为一个分界符,是的话返回真,反之假*/
boolIsBoundary(stringstr,inti);
/*判断i当前所指的字符是否为一个运算符,是的话返回真,反之假*/
boolIsOperation(stringstr,inti);
/*此函数将一个pair数组输出到一个文件中*/
voidOutFile(vector
/*此函数接受一个字符串数组,对它进行词法分析,返回一个pair型数组*/
vector
/*此函数判断传递的参数是否为关键字,是的话,返回真,反之返回假*/
boolIsKey(stringstr);
intmain()
{
stringcom1="";
stringcom2="\n";
stringfileline=GetText();
intbegin=0,end=0;
vector
do
{
begin=DeleteNull(fileline,begin);
stringnowString;
nowString=GetWord(fileline,begin,end);
if(end==-1)
break;
if(nowSpare(com1)&&nowSpare(com2))
array.push_back(nowString);
begin=end+1;
}while(true);
vector
mid_result=analyst(array);
OutFile(mid_result);
cout<<"**********************************************************************\n";
cout<<"***程序已完成词法分析,分析结果已经存储在文件"< cout<<"**********************************************************************\n"; system("pause"); return0; } /*提取文本文件中的信息*/ stringGetText() { stringfile_name1; cout<<"请输入源文件名(包括路径和后缀名): "; cin>>file_name1; ifstreaminfile(file_name1.c_str(),ios: : in); if(! infile) { cerr<<"无法打开文件! "< exit(-1); } cout< charf[1000]; infile.getline(f,1000,EOF); infile.close(); returnf; } /*获得一个单词符号,从位置i开始查找。 //并且有一个引用参数j,用来返回这个单词最后一个字符在原字符串的位置。 */ stringGetWord(stringstr,inti,int&j) { stringno_use("(){},; \n+=*/-<>\""); j=str.find_first_of(no_use,i); if(j==-1) return""; if(i! =j) j--; returnstr.substr(i,j-i+1); } /*这个函数用来除去字符串中连续的空格和换行 //第一个参数为目标字符串,第二个参数为开始位置 //返回值为连续的空格和换行后的第一个有效字符在字符串的位置*/ intDeleteNull(stringstr,inti) { for(;;i++) if(str[i]! =''&&str[i]! ='\n') returni; } /*判断i当前所指的字符是否为一个分界符,是的话返回真,反之假*/ boolIsBoundary(stringstr,inti) { intt; chararr[7]={',',';','{','}','(',')','\"'}; for(t=0;t<7;t++) if(str[i]==arr[t]) returntrue; returnfalse; } /*判断i当前所指的字符是否为一个运算符,是的话返回真,反之假*/ boolIsOperation(stringstr,inti) { intt; chararr[7]={'+','-','*','/','=','<','>'}; for(t=0;t<7;t++) if(str[i]==arr[t]) returntrue; returnfalse; } /*此函数将一个个字符串数组输出到一个文件中*/ voidOutFile(vector { cout<<"请输入目标文件名(包括路径和后缀名): "; cin>>file_name; ofstreamoutfile(file_name.c_str(),ios: : out); if(! outfile) { cerr<<"无法打开文件! "< exit(-1); } cout< inti; for(i=0;i outfile<<"<"< outfile<<"\n\n*********************************\n"; outfile.close(); return; } /*此函数接受一个字符串数组,对它进行词法分析,返回一个pair型数组*/ vector { vector inti; for(i=0;i { if(vec[i].size()==1) { if((vec[i]==">"||vec[i]=="<"||vec[i]=="! ")&&vec[i+1]=="=") { stringjk=vec[i]; jk.append(vec[++i],0,1); pair temp.push_back(pp); continue; } if((vec[i]=="+"&&vec[i+1]=="+")||(vec[i]=="-"&&vec[i+1]=="-")) { stringjk=vec[i]; jk.append(vec[++i],0,1); pair temp.push_back(pp); continue; } if(IsBoundary(vec[i],0)) { pair temp.push_back(pp); } elseif(IsOperation(vec[i],0)) { pair temp.push_back(pp); } elseif(vec[i][0]<='9'&&vec[i][0]>='0') { pair temp.push_back(pp); } else { pair temp.push_back(pp); } } elseif(vec[i][0]<='9'&&vec[i][0]>='0') { pair temp.push_back(pp); } elseif(IsKey(vec[i])) { pair temp.push_back(pp); } else { pair temp.push_back(pp); } } returntemp; } /*此函数判断传递的参数是否为关键字,是的话,返回真,反之返回假*/ boolIsKey(stringstr) { stringp[16]={"char","double","int","long","double","float","for","while","do","break","continue","switch","short","case","return","if"}; vector intu; for(u=0;u if(! pare(ppp[u])) returntrue; returnfalse; } /*finished*/
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