天津科技大学 编译原理实验报告

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1、 编译原理实验指导书 专业： 学号： 姓名： 2009 年5月 前言 “编译原理”是一门研究设计和构造编译程序原理和方法的课程，是计算机各专业的一门重要专业基础课。编译原理这门课程蕴含着计算机学科中解决问题的思路、形式化问题和解决问题的方法，对应用软件和系统软件的设计与开发有一定的启发和指导作用。编译程序构造的原理和技术在软件工程、逆向工程、软件再工程、语言转换及其他领域中都有着广泛的应用。 通过本课程的实验教学，使学生加深对编译系统的结构、工作流程及编译程序各组成部分设计原理的理解，使他们能够掌握和应用常用的

2、编译技术和方法，为今后从事应用软件和系统软件的开发打下一定的理论和实践基础。 编译原理实验指导书围绕着实验教学目标，详细阐述了各实验的原理和步骤。希望同学们能够充分利用实验条件，认真完成实验，从实验中得到应有的锻炼和培养。 实验要求 为了顺利完成编译原理课程实验，学生应做到： （1） 熟练掌握一种高级程序设计语言。 （2） 实验前，认真学习教材以及实验指导书的相关内容，提前做好实验准备。 （3） 每次实验先分析后编程，在实验报告中应写明自己的编程思路和设计流程。 （4） 实验结束一周后提交实验报告。实验报告内容应包括：实验目的、实验内容、设计思路和流程框

3、图，源程序（含注释）清单、测试结果以及实验总结。 （5） 遵守机房纪律，服从辅导教师指挥，爱护实验设备。 实验的验收将分为两个部分。第一部分是上机操作，随机抽查程序运行和即时提问；第二部分是提交书面的实验报告。此外杜绝抄袭现象，一经发现雷同，双方成绩均以0分计算。 目 录 实验一 词法分析程序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 实验二 递归下降语法分析程序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 实验1 词法分析程序设计 【开发语言

4、及实现平台或实验环境】 C/C++/C# Microsoft Visual Studio 6.0/ Microsoft Visual Studio .NET 2005-2008 【实验目的】 （1）理解词法分析在编译程序中的作用 （2）加深对有穷自动机模型的理解 （3）掌握词法分析程序的实现方法和技术 【实验内容】 对一个简单语言的子集编制一个一遍扫描的词法分析程序。 【实验要求】 （1）待分析的简单语言的词法 1) 关键字 begin if then while do end 2) 运算符和界符 := + - * / < <= > >= <> = ; ( ) #

5、 3) 其他单词是标识符(ID)和整形常数(NUM)，通过以下正规式定义： ID=letter(letter|digit)* NUM=digitdigit* 4) 空格由空白、制表符和换行符组成。空格一般用来分隔ID、NUM、运算符、界符和关键字，词法分析阶段通常被忽略。 （2）各种单词符号对应的种别编码 单词符号 种别码 单词符号 种别码 begin 1 : 17 if 2 := 18 then 3 < 20 while 4 <> 21 do 5 <= 22 end 6 > 23 letter(letter|digit)*

6、 10 >= 24 digitdigit* 11 = 25 + 13 ; 26 - 14 ( 27 * 15 ) 28 / 16 # 0 （3）词法分析程序的功能 输入：所给文法的源程序字符串 输出：二元组（syn,token或sum）构成的序列。 syn为单词种别码； token为存放的单词自身字符串； sum为整形常数。 例如：对源程序begin x:=9;if x>0 then x:=2*x+1/3;end# 经词法分析后输出如下序列：（1，begin）(10,’x’) (18,:=) (11,9) (26,;) (2,if

7、)…… 【实验步骤】 （1）根据图1.1构建主程序框架 置初值 调用扫描子程序 输出串结束？ 输出单词二元组 是 否 结束 图1.1 词法分析主程序示意图 代码提示： main() { p=0; printf(“\n please input string:\n”); do{ 输入源程序字符串，送到缓冲区prog[p++]中 } while(ch!=’#’); p=0; do { scanner();//调用扫描子程序 switch(syn) { case 11:输出（

8、数的二元组）；break; case 1:输出（关键字begin的二元组）；break; ……….. case –1:输出（错误）;break; } } while(syn!=0); } （2）关键字表置初值 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（关键字表），当扫描程序识别标识符时，查关键字表。如能查到匹配的单词，则为关键字，否则为一般标识符。 （3）编写扫描子程序 代码提示： scanner() { ……. 读下一个字符送入ch； while(ch= =’ ’) 读下一个字符; if(ch是字母或数字) { w

9、hile((ch是字母或数字)) { ch=>token; 读下一个字符; } token与关键字表进行比较，确定syn的值； } else if(ch是数字) { ………….. syn=11; } else swith(ch)//其他字符情况 { case’<’: ………… case’>’: ………… ……………………………. Default:syn=-1; } } （4）调试程序，验证输出结果。 【思考题】 （1）在编程过程中遇到了哪些问题，你是如何解决的

10、。 （2）源程序若存在注释，如何实现词法分析，在现有程序基础上进行扩充。 【参考文献】 1. 胡伦骏、徐兰芳等，编译原理（第2版），电子工业出版社，246，2005.7 2. 王雷、刘志成等，编译原理课程设计，机械工业出版社，138，2005.3 实验2 递归下降语法分析程序设计 【开发语言及实现平台或实验环境】 C/C++/C# Microsoft Visual Studio 6.0/ Microsoft Visual Studio .NET 2005-2008 【实验目的】 （1） 理解语法分析在编译程序中的作用，以及它与词法分析程序的关系 （2） 加深对递归

11、下降语法分析原理的理解 （3） 掌握递归下降语法分析的实现方法 【实验内容】 编制一个递归下降分析程序，实现对词法分析程序提供的单词序列的语法检查和结构分析。 【实验要求】 （1）待分析的简单语言的词法同实验1 （2）待分析的简单语言的语法 用扩充的BNF表示如下： 1）<程序>：：=begin<语句串>end 2) <语句串>：：=<语句>{；<语句>} 3) <语句>：：=<赋值语句> 4) <赋值语句>::=ID:=<表达式> 5) <表达式>：：=<项>{+<项>|-<项>} 6) <项>::=<因子>{*<因子>|/<因子>} 7) <因子>::=ID|N

12、UM|(<表达式>) （3）语法分析程序的功能 输入单词串以”#”结束，如果是文法正确的句子，输出成功信息；否则输出错误信息。 例如： 输入 begin a:=9; x:=2 * 3; b:=a + x end # 输出 success 输入 x:=a + b * c end # 输出 error 【实验步骤】 （1）根据图2.1递归下降分析程序示意图构建主程序框架 置初值 调用scanner读下一个单词符号 调用lrparser 结束 图2.1 递归下降分析程序示意图 （2）编写各语法单位分析函数

13、 1）编写语句串及语句分析函数 代码提示： yucu()//语句串分析函数 { 调用statement();//语句分析函数 while(syn=26){ 读入下一个单词符号； 调用statement(); } return; } statement（） { if(syn=10){ 读入下一个单词符号； if(syn=18) { 读入下一个单词符号； 调用expression函数；//表达式分析函数 } else{输出赋值号错误；kk=1//出错标记} } else{输出语句号错误；kk=1;} return;

14、 } 2）编写表达式分析过程 int expression() { term(); while((syn==13)||(syn==14)) { scanner(); term(); } return 0; } 3）编写项分析过程 int term() { factor(); while((syn==15)||(syn==16)) { scanner(); factor(); } return 0; } 4）编写因子分析过程 int factor() { if((syn==10)||(syn=

15、=11)) scanner(); else if(syn==27) { scanner(); expression(); if(syn==28) syn=scanner(); else { cout<<"输出错误"< #

16、include #include using namespace std; char prog[80], token[8]; char ch; int syn, p, m, n, sum, kk; char *rwtab[6] = { "begin", "if", "then", "while", "do", "end" }; int scanner(); //调用scanner函数 int lrparscr(); //调用lrparscr函数 int yucu(); //调用yuc

17、u函数 int statement(); //调用statement函数 int expression(); //调用expression函数 int term(); //调用term函数 int factor(); //调用factor函数 void main() { p = 0; cout << "\nPlease input string:" << endl; do { cin.get(ch); prog[p++] = ch; //输入源程序字符串，送到缓冲区prog[p++]中 } while (

18、ch != '#'); p = 0; kk = 0; scanner(); lrparscr(); getchar(); getchar(); } int lrparscr() { if (syn == 1) { scanner(); //读下一个单词符号 yucu(); if (syn == 6) //syn=6 对应单词符号end { scanner(); //读下一个单词符号 if ((syn == 0) && (kk == 0)) printf("success!\n");

19、 } else if (kk != 1) { cout << "出现缺end错误！" << endl; kk = 1; } } else { cout << "出现缺begin错误！" << endl; kk = 1; } return 0; } int yucu() //语句串分析函数 { statement(); while (syn == 26) { scanner(); //读下一个单词符号 statement(); /

20、/调用statement函数 } return 0; } int statement() { if (syn == 10) { scanner(); //读下一个单词符号 if (syn == 18) { scanner(); //读下一个单词符号 expression(); } else { cout << "出现赋值号错误！" << endl; kk = 1; } } else { cout << "出现语句错误！" << endl; kk =

21、 1; } return 0; } int expression() { term(); while ((syn == 13) || (syn == 14)) { scanner(); //读下一个单词符号 term(); } return 0; } int term() { factor(); while ((syn == 15) || (syn == 16)) { scanner(); //读下一个单词符号 factor(); } return 0; } int fac

22、tor() { if ((syn == 10) || (syn == 11)) //是否是标识符或整型常数 scanner(); //读下一个单词符号 else if (syn == 27) // 是否是 ( { scanner(); //读下一个单词符号 expression(); if (syn == 28) // 是否是 ） syn = scanner(); //读下一个单词符号 else { cout << "出现 ) 错误！" << endl; kk

23、= 1; } } else { cout << "出现表达式错误！" << endl; kk = 1; } return 0; } int scanner() { for (n = 0; n<8; n++) token[n] = NULL; ch = prog[p++]; //读下一个单词符号并赋给ch while (ch == ' ') //如果是空格,读下一字符 { ch = prog[p]; p++; } if ((ch >= 'a'&&ch <= 'z') || (ch >=

24、 'A'&&ch <= 'Z')) //如果是字母字符 { m = 0; while ((ch >= 'a'&&ch <= 'z') || (ch >= 'A'&&ch <= 'Z')) //如果是字母字符 { token[m++] = ch; //当前字符送入token ch = prog[p++]; //读下一个单词符号并赋给ch } token[m++] = '\0'; //单词结束 p--; //回退一个字符 syn = 10; //标识符 fo

25、r (n = 0; n<6; n++) //与关键字表进行比较，确定syn的值 if (strcmp(token, rwtab[n])==0) { syn = n + 1; //给出syn值 break; } } else if ((ch >= '0'&&ch <= '9')) //如果是数字字符 { { sum = 0; while ((ch >= '0'&&ch <= '9')) //如果是数字字符 { sum = sum * 10 + ch - '0'; //c

26、h送入sum,并更新数字 ch = prog[p++]; //读下一个单词符号并赋给ch } } p--; //回退一个字符 syn = 11; //数字字符 if (sum>32767) syn = -1; //出现错误 } else switch (ch) //其他字符时 { case'<':m = 0; token[m++] = ch; ch = prog[p++

27、]; //读下一个单词符号并赋给ch if (ch == '>') { syn = 21; //不等于 token[m++] = ch; } else if (ch == '=') { syn = 22; //小于等于 token[m++] = ch; } else { syn = 23; //大于 p--; //回退一个字符 } break;

28、 case'>':m = 0; token[m++] = ch; ch = prog[p++]; //读下一个单词符号并赋给ch if (ch == '=') { syn = 24; //大于等于 token[m++] = ch; } else { syn = 20; //小于 p--; //回退一个字符 } break; case':':m = 0; token[m++] = ch; ch = prog[p++]; //读下一个单词符号并赋给ch

29、 if (ch == '=') { syn = 18; //等于 token[m++] = ch; } else { syn = 17; //冒号： p--; } break; case'+':syn = 13; token[0] = ch; break; case'-':syn = 14; token[0] = ch; break; case'*':syn = 15; token[0] = ch; break; case'/':syn = 16; token[0] = ch; break;

30、 case'=':syn = 25; token[0] = ch; break; case';':syn = 26; token[0] = ch; break; case'(':syn = 27; token[0] = ch; break; case')':syn = 28; token[0] = ch; break; case'#':syn = 0; token[0] = ch; break; case'\n':syn = -2; break; default: syn = -1; break; } return syn; } 【运行结果】

31、 【思考题】 （1） 你所编制的程序与实验1程序有何联系，如何应用实验1。 答：语法分析程序用到了词法分析程序中的scanner函数（词法扫描程序），并将其作为其中一个模块，与其它函数共同完成语法分析任务，语法分析程序以词法分析程序提供的单词序列为来源，并对其进行语法检查和结构分析。编译程序对源程序字符串要先进行词法分析，然后进行语法分析、语义分析等后续工作。 （2） 将源程序放置在文本文件中，运用流操作实现对源程序的扫描和分解，编程实现。 【参考文献】 1．胡伦骏、徐兰芳等，编译原理（第2版），电子工业出版社，246，2005.7 2．王雷、刘志成等，编译原理课程设计，机械工业出版社，138，2005.3 13