实验二：递归下降语法分析

一、实验目的

  理解自顶向下语法分析的基本模式，熟悉递归下降分析程序的构造。

二、实验原理与要求

 1、原理

 每个非终结符抽象为一个函数，语法树的上下级关系对应于函数的递归调用。

 2、要求

 （1）针对一个具体语言子集，设计出相应的文法。
 （2）递归过程按规定的模式。
 （3）测试用例覆盖每个产生式候选。

三、实验设备

 配置有C/C++开发环境的计算机设备。

四、实验内容

 采用递归下降分析法对变量定义语句、赋值语句、while语句、if语句进行语法分析。对每个非终结符设计递归子函数。

五、实验步骤

 1. 单词内码表

   在实验一 词法分析程序的设计的基础上，要求考虑while语句、if语句。以下为一参考实现：

 2. 定义语言文法

   选取高级语言的部分语句，先定义其中所涉及的非终结符：


说明：
（1）把识别出来的单词均作为终结符对待。
（2）在本实验中用单词种类编号表示单词，所以和当前输入符号比较的时候比较的是单词种类编号。例如：

if(str[ip]==’(‘) 改成 if(str[ip]==19)
else if(str[ip]==’a’) 改成 else if(str[ip]==100)

 3. 语法分析器的实现（编码）

// -*- coding: utf-8 -*-
//  @ Date   : 2020/5/20 13:14
//  @ Author : RichardLau_Cx
//  @ file   : Richard.cpp
//  @ IDE    : Dex-C++
//  @ Source : 编译原理实验

#include 
#include "实验一 词法分析程序.cpp"  // 调用实验一的代码文件 

using namespace std;


typedef int vtType;  // 终结符类型，用实验一识别出的单词作为终结符，并且用单词的种类编号（int）表示单词 
vtType lookAhead;  // 用来存放当前读出的输入符号（即：存放从Result[]中，当前读出的单词）
char value[100];  // 读出当前单词的内码值 
int ip=0;  // ip指向从Result[]中，当前读出单词的下标 
//  lookAhead = Result[ip].typeNumber 


void error2();
void match();

void PR();
void DSS(); 
void DS();
void TYPE();
void ES();
void ESS();
void IDS();
void WS();
void IFS();
void AS();
void RE();

void E();
void ROP();
void T();
void E1();
void OP1();
void OP2();
void F();
void T1();

void grammar(); 
 

void error2()
{
	cout << endl << "语法发现错误！位置为：" << ip << endl; 
	exit(0);
}


void match()
{
	// 当前输入符号和推导过程中，待匹配符号相等，则“匹配 ”，输入串指示器ip指向下一个输入符号
	ip++;
	lookAhead = Result[ip].typeNumber;  // 读出下一个符号种别编码 
//	value = Result[ip].code;  // 读出下一个符号内码值 
}


void PR()
{  //  -> 
	DSS();
	ESS();
}


void DSS()
{  //  ->  |  ε
	if (lookAhead == 4 || lookAhead == 5 || lookAhead == 6)
	{  
		/** lookAhead属于FIRST()
	 	  * FIRST() = {int, float, char} = {4, 5, 6}
		  * 求出FIRST集经过计算之后，才能用代码表示
		  */ 
		  
		DS();
		DSS();  // 相当于递归调用 
	 } 	 
}


void ESS()
{  //  ->  | ε
	if (lookAhead == 3 || lookAhead == 1 || lookAhead == 100) 
	{
		/** lookAhead属于FIRST() 
		  * FIRST() = {while, if, } = {3, 1, 100} 
		  */
		  
		ES();
		ESS();
	}
}


void DS()
{  //  -> ;
	TYPE();
	
	if (lookAhead == 100)
	{
		match();
		IDS();
		
		if (lookAhead == 18)
		{  // ";"的种别编码为18 
			match();
		} 
		
		else {
			error2();
		}
	 } 
	 
	else {
		error2();
	}
}


void TYPE()
{  //  -> int | float | char 
	cout << "lookAhead: " << lookAhead << endl; 
	if (lookAhead == 4)
	{  // 匹配到int 
//		printf("\n匹配到int！\n");
		match(); 
	}
	
	else if (lookAhead == 5)
	{  // 匹配到float
		match();
	 } 
	 
	else if (lookAhead == 6)
	{  // 匹配到char
		match();	
	 }
	 
	else
	{
		error2();  // 语法错误 
	}
}


void IDS()
{  //  -> , |  ε
	if (lookAhead == 17)
	{  // ","的种别编码为17  
		match();
		
		if (lookAhead == 100)
		{
			match();
			IDS();
		}
	}
	
	// 因为有ε，所以不用写else error(); 
}


void ES()
{
	//  ->  |  | 
	/**
	  * FIRST() = {while} = {3},
	  * FIRST() = {if} = {1},
	  * FIRSR() = {} = {100}
	  */
	  
	  
	if (lookAhead == 3)
	{
//		match();
		WS();
	 } 
	 
	else if (lookAhead == 1)
	{
//		match();
		IFS();
	}
	
	else if (lookAhead == 100)
	{
//		match();
		AS();
	 } 
	 
	else 
	{
		error2();
	 } 
	
}


void WS()
{  //  -> while "("  ")" {} 
   // 因为皆为递进关系，所以需要嵌套着写 
	if (lookAhead == 3)
	{  // 读出while 
		match(); 
		
		if (lookAhead == 19)
		{  // 读出"(" 
			match();
			RE();
		
			if (lookAhead == 20)
			{  // 读出")" 
				match();
				
				if (lookAhead == 23)
				{  // 读出"{" 
					match();
					ESS();
					
					if (lookAhead == 24)
					{  // 读出"}" 
						match();
					}
					
					else 
					{
						error2();
					}
				 }
				 
				else
				{
					error2();
				 } 
			 }
			
			else 
			{
				error2();
			 } 
		}
		
		else
		{
			error2();
		}
	}
	 
	else
	{
	 	error2();
	} 
 } 


void IFS()  
{  // if "("  ")" {  } else {  }
	if (lookAhead == 1)
	{  // 读出if 
		match();
		
		if (lookAhead == 19)
		{  // 读出"(" 
			match();
			RE();
			
			if (lookAhead == 20)
			{  // 读出")" 
				 match();
				 
				 if (lookAhead == 23)
				 {  // 读出"{" 
				 	match();
				 	ESS();
				 	
				 	if (lookAhead == 24)
					 {  // 读出"}" 
					 	match();
					 	
					 	if (lookAhead == 2)
					 	{  // 读出else 
					 		match();
					 		
					 		if (lookAhead == 23)
					 		{  // 读出"{" 
					 			match();
					 			ESS();
					 			
					 			if (lookAhead == 24)
					 			{  // 读出"}" 
					 				match();
								 }
								 
								else
								{
									error2();
								}
							 }
							 
							else 
							{
								error2();
							}
						 }
						 
						 else 
						 {
						 	error2();
						 }
				   } 
	
					else
					{
						error2();
					}
				 }
				 
				else
				{
					error2();
				}
			 } 
			 
			else
			{
				error2();
			}
		}
		
		else
		{
			error2();
		}
	 } 
	 
	else
	{
		error2();
	}
}


void AS()
{  //  -> =;
	if (lookAhead == 100)
	{
		match();
		
		if (lookAhead == 13)
		{  // 读出"=" 
			match();
			E();
			
			if (lookAhead == 18)
		    {  // ";"的种别编码为18 
			    match();
		    } 
		    
		    else
		    {
		    	error2();
			}
		}
		
		else
		{
			error2();
		 } 
	}
	
	else
	{
		error2();
	 }
}


void RE()
{  //  -> 
	E();
	ROP();
	E();
}


void ROP()
{  //  -> > | >= | < | <= | == | !=  
	if (lookAhead == 10)
	{  // 读出">" 
		match();
	 } 
	 
	else if (lookAhead == 11)
	{  // 读出">=" 
		match();
	}
	
	else if (lookAhead == 25)
	{  // 读出"<" 
		match();
	}
	
	else if (lookAhead == 26)
	{  // 读出"<=" 
		match();
	}
	
	else if (lookAhead == 14)
	{  // 读出"==" 
		match();
	}
	
	else if (lookAhead == 28)
	{  // 读出"!=" 
		match();
	}
	
	else
	{
		error2();
	}
 } 
 
 
void E()
{  //  ->  
	T();
	E1();
}


void E1()
{  //   | ε
	/** 先计算FIRST() = {+, -} = {7, 21}
	  */
	  
	if (lookAhead == 7 || lookAhead == 21)
	{
		OP1();
		T();
		E1();
	}
}


void T()
{  //  ->  
	F();
	T1();
}


void T1()
{  //  ->  | ε
	/** 先计算FIRST() = {*, /} = {15, 22}
	  */
	if (lookAhead == 15 || lookAhead == 22)
	{
		OP2();
	    F();
	    T1();
	 } 

 } 
 
 
void F()
{  // F -> (E) |  | 
	if (lookAhead == 19)
	{  // 读出"("
		match(); 
		E();
		
		if (lookAhead == 20)
		{  // 读出")" 
			match();
		}
	}
	
	else if (lookAhead == 100)
	{  // 读出标识符 
		match(); 
	 } 
	 
	 
	 
//	else if (atoi(value))
//else if ("0" <= value || value <= "999")
	else if (lookAhead == 110)
	{
		match();
	}
	
	else
	{
		error2();
	}
 } 
 
 
void OP1()
{  //  -> + | -
	if (lookAhead == 7)
	{
		match();
	 } 
	 
	else if (lookAhead == 21)
	{
		match();
	}
	
	else
	{
		error2();
	}
}


void OP2()
{  //  -> * | /
	if (lookAhead == 15)
	{
		match();
	 } 
	 
	else if (lookAhead == 22)
	{
		match();
	}
	
	else
	{
		error2();
	}
}


void grammar()
{  // 语法分析 
	cout << "function: grammar(): " << endl;
	
	PR();
	
	if (ip == number)
	{  // 相当于读取到最后一个单词，相当于从左至右扫描输入串到达尾部 
		cout << endl << "\n语法检查通过！\n" << endl; 
	}
	
	else 
	{  // 如3+2; 语法错误，而a=3+2; 语法正确 
		cout << endl << "\n语法检查未通过！\n" << endl; 
	}
 } 


int main()  // 注：需要把实验一的main函数注释掉 
{
	words();  // 词法分析
	
	lookAhead = Result[ip].typeNumber;  // lookAhead存放第一个单词，相当于从输入串中读第一个符号的种别编码
	
//	printf("\nlookAhead: %d\n", lookAhead); 
	
	grammar();  // 语法分析 
	
	return 0;
 } 

 4. 测试

• Notice：其中的位置是针对词为单位的。

1. 输入：char
   

• 构造正反测试用例：

2. 正确实例：float x, y; 错误实例：float x, y
   
3. 正确实例：q=520; 错误实例：q=520 错误实例：q=520;;
   
   
   
4. 正确实例：while(r>=9){} 错误实例：while(r>=){}
   
   
5. 正确实例：if(l>c){x=6;} else{x=0;} 错误实例：if(x>y)z=t; else k=t;
   
   

Notice：本程序内部分支多，且实验时间有限。要达到较为全面测试覆盖比较难，因此只要求变量定义语句、赋值语句、while、if四种语句均有正反测试用例。

六、配套资源

• 实验指导书