编译原理课程实验

直接粘实验报告，debug的时间较少，估计还有很多错儿，有些情况没考虑到。不过状态机的基本思路就是这样，其他的部分可以自行删改。

一、实验概述

1.1、实验要求

      选择计算机高级语言之一-----C语言，运用恰当的此法分析技术线路，设计和实现其对应的词法分析器。

建议：编程语言，选择《计算机程序设计》课程所采用的语言。

提示：技术线路选择如下两种之一：

正则式→NFA→DFA→minDFA→程序设计

         或正则文法→NFA→DFA→minDFA→程序设计。

     要求：分析器输出结果存入到磁盘文件中，具有出错处理功能。

1.2、实验目的

1）加深对编译原理及其构造词法分析器的原理和技术理解与应用，进一步提高学生编程能力；

2）培养、提高学生分析问题、解决问题的综合能力；

3）整理资料，撰写规范的实验报告;

二、系统分析

2.1、系统需求

   根据C语言语法，待分析的词可以分为如下几类：

(1)    关键字

如if, else, whlile, int 等。

(2)    标示符

开头只能为字母，后面可以接数字或者字母，用来表示各种名字，如变量名、常量名和过程名等

(3)    常数

各种类型的常数，如整型（1, 30），浮点型（2.16），字符串型（”AHD”）,字符型（’A’）

(4)    运算符与界符

如+,  *, <= , 逗号等。

2.2、系统功能

       读入一个C语言源程序（经过预处理的），对每一个单词输出一些三元组的集合。

2.3、系统实现步骤

按照如下顺序构造词法分析器：

(1) 设计出各类单词的正规式，画出有限状态自动机。

(2) 将各类单词的正规式转换成相应的NFA M，并将其合并成一个NFA M`

(3) 将NFA M`转换成对应的DFA M``

(4) 将DFA M``最小化为DFA M```

(5) 根据DFA M```用C语言设计出相应的词法分析器。

三、系统设计

3.1、有限状态自动机设计

     状态机说明：由于单词的构成较为复杂，所以再设计时，边的变迁不再是一个字符，而是一个函数。若当前输入串满足该函数，则当前状态可以变迁到该边连接的下一状态。

根据终态可以看出自动机可以分离的状态有：

INT	整数
FLOAT	浮点数
CHAR	字符型
CHARS	字符串型
IDENT	标识符（包括关键字）
SYMBOL	符号

其中，关键字的分离在辅助程序中进行。

3.2、单词符号对应的种别码

种别码	单词符号及说明	种别码	单词符号及说明
0	INT（整数）	30	>=
1	FLOAT（浮点数）	31	<=
2	CHAR（字符型）	32	>
3	CHAR（字符串型）	33	<
4	IDENT（标识符）	34	==
5	if	35	=
6	else	36	!=
7	int	37	++
8	char	38	+=
9	float	39	+
10	double	40	/
11	long	41	-
12	short	42	\
13	return	43	;
14	while	44	(
15	break	45	)
16		46	{
17		47	}
18		48	[
19		49	]
20		50	:
21		51	->
22		52	?
23		53	,
24		54	.
25		55	*
26		56
27		57
28		58
29		59

3.3、基本数据结构及代码设计

      代码是用C++完成的。为状态机定义了两个基本的结构体,分别为STATE和LIST。其中STATE是LIST的友元，STATE表示的是状态机中的一个状态，包括error和start等状态。LIST的实例是依附于一个STATE的实例存在的，他表示一条边，边的值是一个函数指针，该边指向一个满足该函数的另一状态。

      另外用到了STL库中的MAP模板，定义为maptype用以存放关键字及其对应的种别码。

      程序的输出为三元组的集合，其中三元组定义为<单词名, 单词含义 ,种别码>。如一个标识符abc的三元组为 。若某个单词错误，则会输出 error: name。 输出的最后会显示共识别了多少单词，并发现多少错误。

四、系统实现

4.1 系统运行

l    在命令行里直接输入待翻译的文件和输出的文件名。如果没有给参数，缺省为输入”input.txt”，输出”output.txt”。

 

l    输出的结果。

 

4.2 系统结果

l   input.txt

其中，第六行为错误行。

int main()

{

   freopen("input.txt","r",stdin);

    char input[255],*s = input;

    int t = 1;

    floatp = 12.4;

    int 0a = 2;

 

    init();

 

    while(gets(s))

    {

       curn = 0;

       printf("Line %d:\n",t++);

       while((*s)!= 0)  

       {

          while((*s) == ' ') s++;  

          curn = 0;

          curtype = 0;

          print(s,start->start(s));

          s += curn;

       }

    }

 

    return 0;

}

l   output.txt

********Line 1*********:

<(, (, 34>

<), ), 35>

 

********Line 2*********:

<{, {, 36>

 

********Line 3*********:

<(, (, 34>

<"input.txt",CHARS, 2>

<,, ,, 43>

<"r", CHARS, 2>

<,, ,, 43>

<), ), 35>

<;, ;, 33>

 

********Line 4*********:

<[, [, 38>

<255, INT, 0>

<], ], 39>

<,, ,, 43>

<*, *, 45>

<=, =, 25>

<;, ;, 33>

 

********Line 5*********:

<=, =, 25>

<1, INT, 0>

<;, ;, 33>

 

********Line 6*********:

<=, =, 25>

<12.4, FLOAT, 1>

<;, ;, 33>

 

********Line 7*********:

error: 0a

<=, =, 25>

<2, INT, 0>

<;, ;, 33>

 

********Line 8*********:

 

********Line 9*********:

<(, (, 34>

<), ), 35>

<;, ;, 33>

 

********Line 10*********:

 

********Line 11*********:

<(, (, 34>

<(, (, 34>

<), ), 35>

<), ), 35>

 

********Line 12*********:

<{, {, 36>

 

********Line 13*********:

<=, =, 25>

<0, INT, 0>

<;, ;, 33>

 

********Line 14*********:

<(, (, 34>

<"Line %d:\n",CHARS, 2>

<,, ,, 43>

<++, ++, 27>

<), ), 35>

<;, ;, 33>

 

********Line 15*********:

<(, (, 34>

<(, (, 34>

<*, *, 45>

<), ), 35>

<0, INT, 0>

<), ), 35>

 

********Line 16*********:

<{, {, 36>

 

********Line 17*********:

<(, (, 34>

<(, (, 34>

<*, *, 45>

<), ), 35>

<==, ==, 24>

<' ', CHAR, 2>

<), ), 35>

<++, ++, 27>

<;, ;, 33>

 

********Line 18*********:

<=, =, 25>

<0, INT, 0>

<;, ;, 33>

 

********Line 19*********:

<=, =, 25>

<0, INT, 0>

<;, ;, 33>

 

********Line 20*********:

<(, (, 34>

<,, ,, 43>

<-, -, 31>

<>, >, 23>

<(, (, 34>

<), ), 35>

<), ), 35>

<;, ;, 33>

 

********Line 21*********:

<+=, +=, 28>

<;, ;, 33>

 

********Line 22*********:

<}, }, 37>

 

********Line 23*********:

<}, }, 37>

 

********Line 24*********:

 

********Line 25*********:

<0, INT, 0>

<;, ;, 33>

 

********Line 26*********:

<}, }, 37>

 

*******************************

1       error!

116 Word Have Been Found Out!

源代码：

#include 
#include 
#include