编译原理（1）词法分析程序(C++实现)

这是关于编译原理的第一篇文章。

本科阶段的教学与实际操作存在一些脱节的现象。比如词法编辑器你可以完全在不知道什么nfadfa啊之类东西情况下强行摸索出来，而书上和上课讲的却是各种状态转换之类的东西。还要去背因为考试得考。这样堪称上课与书面考试是一套东西，写代码的时候可能是另一套东西。（可能老师认为代码这种东西学生自学就好）。（当然造成这种结论很有可能是本人知识有限的缘故）

介绍：构造一个自定义的小型语言的词法分析程序，程序要求能从文件输入的源程序中对输入的字符串流进行词法分析。

单词种类与词法规则

1 标识符：首字符为字母或下划线，其后由字母、数字或下划线组成；

            注：标识符长度不能超过20个字符。

2 无符号整数：由十进制数字组成的一个序列。首位数字不能为0；

            注：无符号整数不带正负号。

③ 保留字：procedure、def、if、else、while、call、begin、end、and、or

            注：保留字不区分大小写。

④ 单目运算符：＋、－、 *、 /、 =、 <、>     

⑤ 双目运算符：<=、  >=、  <>、  ==

⑥  界符：      (   )    ，；

⑦  注释：单行注释和多行注释（注释语法同C语言）。

注：这个词法的规则将会继续在之后的语法等环节沿用。

环境：普通win10,c++语言 直接任意IDE编译运行即可

关于本程序的说明：解析相同目录下的code.txt文件，被分析的代码写在那个文本文件里就好。

#include
#include
#include
#include
#include
#include

using namespace std;

int aa;// fseek的时候用来接着的
string  word="";
string  reserved_word[11];//保留
char buffer;//每次读进来的一个字符
int num=0;//每个单词中当前字符的位置
int line=1; //行数
int row=1; //列数，就是每行的第几个
bool flag; //文件是否结束了
int flag2;//单词的类型

//设置保留字
void set_reserve()
{
    reserved_word[1]="procedure";
    reserved_word[2]="def";
    reserved_word[3]="if";
    reserved_word[4]="else";
    reserved_word[5]="while";
    reserved_word[6]="call";
    reserved_word[7]="begin";
    reserved_word[8]="end";
    reserved_word[9]="and";
    reserved_word[10]="or";
}

//看这个字是不是字母
bool judge_word(char x)
{
    if(x>='a' && x<='z' || x>='A' && x<='Z' ){
        return true;
    }
    else return false;
}

//看这个字是不是数字
bool judge_number(char x)
{
    if(x>='0' && x<='9'){
        return true;
    }
    else return false;
}

//看这个字符是不是界符
bool judge_jiefu(char x)
{
    if(x=='('||x==')'||x==','||x==';'){
        return true;
    }
    else return false;
}


//加减乘
bool judge_yunsuanfu1(char x)
{
    if(x=='+'||x=='-'||x=='*')
    {
        return true;
    }
    else return false;
}

//等于 赋值，大于小于 大于等于，小于等于，大于小于
bool judge_yunsuannfu2(char x)
{
    if(x=='='|| x=='>'||x=='<'){
        return true;
    }
    else return false;
}


//这个最大的函数的总体作用是从文件里读一个单词
int scan(FILE *fp)
{
    buffer=fgetc(fp);
    if(feof(fp)){
        flag=0;return 0;
    }
    //cout<='A' && temp[j]<='Z')
            {
                temp[j]+=32;
            }
        }
        for(int i=1;i<=10;i++){
            if(temp==reserved_word[i]){
                aa=fseek(fp,-1,SEEK_CUR);
                return 3;
            }
        }
        aa=fseek(fp,-1,SEEK_CUR);
        return 1;
    }

    //开始是加减乘 一定是类型4
    else if(judge_yunsuanfu1(buffer))
    {
        word+=buffer;row++;
        return 4;
    }

    //开始是数字就一定是数字
    else if(judge_number(buffer))
    {
        word+=buffer;row++;
        while((buffer=fgetc(fp)) && judge_number(buffer))
        {
            word+=buffer;row++;
        }
        if(feof(fp)){
                flag=0;return 2;
        }
        aa=fseek(fp,-1,SEEK_CUR);
        return 2;
    }

    //检验界符
    else if(judge_jiefu(buffer))
    {
        word+=buffer;row++;
        return 6;
    }

    //检验 <=、  >=、  <>、  == =、 <、>
    else if(judge_yunsuannfu2(buffer))
    {
        row++;
        word+=buffer;
        if(buffer=='<')   //为了检验题目中的<> <=
        {
            buffer=fgetc(fp);
            if(buffer=='>' || buffer=='=')
            {
                word+=buffer;
                row++;
                return 5;
            }
        }
        //检验  >= ==
        else{
            buffer=fgetc(fp);
            if(buffer=='=')
            {
                word+=buffer;
                row++;
                return 5;
            }
        }
        if(feof(fp)){
                flag=0;
        }
        aa=fseek(fp,-1,SEEK_CUR);
        return 4;
    }

    //首字符是/ 有可能是除号 也有可能是注释
    else if(buffer=='/')
    {
        row++;word+=buffer;
        buffer=fgetc(fp);
        //这种情况是除号
        if(buffer!='*' && buffer !='/')
        {
            aa=fseek(fp,-1,SEEK_CUR);
            return 4;
        }
        // 这一行剩下的全被注释了
        if(buffer=='/')
        {
            word.clear();
            while((buffer=fgetc(fp)) && buffer!='\n' &&!feof(fp))
            {
                //真的什么也没有做
            }
            if(feof(fp)){
                flag=0;return 0;
            }
            else{
               aa=fseek(fp,-1,SEEK_CUR);
            }
            line++;row=1;
            return 0;
        }
        if(buffer=='*')
        {
            bool flag5=1;
            while(flag5)
            {
                word.clear();
                buffer=fgetc(fp);
                row++;
                if(buffer=='\n'){line++;row=1;}
                if(buffer!='*')continue;
                else {
                    buffer=fgetc(fp);
                    row++;if(buffer=='\n'){line++;row=1;}
                    if(buffer=='/'){
                        flag5=0;
                    }
                    else continue;
                }
                if(feof(fp)){flag=0;return 0;}
            }

        }

    }

    else {
        word+=buffer;
        row++;
        return -1;
    }
}

int main()
{
    set_reserve();//设置保留字
    cout<<"introduction"<20)
            cout<<"ERROR Identifier length cannot exceed 20 characters"<>end && end!='e'){
            cout<<"只有e可以关闭"<

关于代码的分析：

比较困难的地方是反而是文本文件的操作了，本人没有找到关于c++这方面的资料，直接使用了C语言的函数。

而在字符出处理方面又采用了比较省事的string类，导致代码里面c与c++杂糅的情况出现，也说不清是好还是不好了。

这个题目最有技术含量的是这个回退操作

fseek(fp,-1,SEEK_CUR);

 系统总体设计

        设置全局变量flag=1，为了读完文本文件，主函数设置一个while（flag）死循环，无限的调用“读一个单词”的功能。

如果读单词的时候文件结束，将flag=0（这个实在都一个单词的函数中实现的，这是这个代码中最大的函数，其实读单词的时候在许多中情况下会遇到文件结束的情况）。

关键数据结构说明

     （这些都是全局变量） string word 保存读到的这一个单词，int type 这个词的类型。Line row,表示当前读到的文本文件的位置,调用读单词的功能是会控制这两个变量，（每读了一个字符行就+1，读到一个换行就列+1，行=0）。

关键函数功能说明

 唯一一个最关键的函数就是intscan(FILE *fp) 这个最大的函数的总体作用是从文件里读一个单词，返回值是单词类型。接下来是一些小函数，为了大函数写起来方便。

这是测试数据（被分析的文本文件的内容）

说明，实验测试数据就是一个文件，里面包含了所有种类要求的单词，并且可以提示单词的错误（数字开头是0，字符串过长，非法字符等），2种注释（单行，多行）都可以被跳过。

如图：程序的运行方法：编译之后把需要分析的代码写在同目录下的code.txt里面，运行exe就可以。

这篇文章到这里了，本人认为本次最关键这行代码代表的“回退一个字符”的过程了，剩下的大量代码全是体力劳动。

fseek(fp,-1,SEEK_CUR);

之后还会有语法和中间代码生成等，正在重新敲代码和整理（或者说学也行）中。本篇文章到这里结束谢谢。