編譯原理實驗教案

實驗教案班級：計科0501/0502教師：劉小豫

實驗一源程序的輸入及預(yù)處理一、實驗?zāi)康拿鞔_預(yù)處理子程序的任務(wù)，構(gòu)造一個簡單的預(yù)處理子程序，對源程序進行相應(yīng)的預(yù)處理。二、實驗要求選擇一種熟悉的高級語言，編制讀入源程序和進行預(yù)處理的程序。三、實驗內(nèi)容定義模擬的簡單語言的詞法構(gòu)成，編制讀入源程序和進行預(yù)處理的程序，要求將源程序讀入到文件或存入數(shù)組中，再從文件或數(shù)組中逐個讀取字符進行預(yù)處理，包括去掉注釋、Tab、Enter和續(xù)行符等操作，并顯示預(yù)處理后的程序。四、實驗學(xué)時2學(xué)時五、實驗步驟1．從鍵盤讀入源程序存放到輸入緩沖區(qū)中。2．對源程序進行預(yù)處理，預(yù)處理后的程序存放到掃描緩沖區(qū)中。3.顯示預(yù)處理后的程序。六、參考源程序（C++語言編寫）//源程序的輸入及預(yù)處理#include<fstream.h>#include<iostream.h>voidpro_process(char*);voidmain() //測試驅(qū)動程序{//定義掃描緩沖區(qū) charbuf[4048]={'\0'}; //緩沖區(qū)清0//調(diào)用預(yù)處理程序 pro_process(buf);//在屏幕上顯示掃描緩沖區(qū)的內(nèi)容 cout<<buf<<endl;}voidpro_process(char*buf) //預(yù)處理程序{ ifstreamcinf("source.txt",ios::in); inti=0; //計數(shù)器 charold_c='\0',cur_c; //前一個字符，當前字符。 boolin_comment=false; //false表示當前字符未處于注釋中。 while(cinf.read(&cur_c,sizeof(char))){ //從文件讀一個字符 switch(in_comment){ casefalse: if(old_c=='/'&&cur_c=='*'){ //進入注釋 i--; //去除已存入掃描緩沖區(qū)的字符'/' in_comment=true; } else{ if(old_c=='\\'&&cur_c=='\n') //發(fā)現(xiàn)續(xù)行 i--; //去除已存入掃描緩沖區(qū)的字符'\' else{ if(cur_c>='A'&&cur_c<='Z')//大寫變小寫 cur_c+=32; if(cur_c=='\t'||cur_c=='\n')//空格取代TAB換行 cur_c=''; buf[i++]=cur_c; } } break; casetrue: if(old_c=='*'&&cur_c=='/') //離開注釋 in_comment=false; }//endofswitch old_c=cur_c; //保留前一個字符 }//endofwhile buf[i++]='#'; //在源程序尾部添加字符'#'}實驗二詞法分析程序?qū)崿F(xiàn)一、實驗?zāi)康募由顚υ~法分析器的工作過程的理解；加強對詞法分析方法的掌握；能夠采用一種編程語言實現(xiàn)簡單的詞法分析程序；能夠使用自己編寫的分析程序?qū)唵蔚某绦蚨芜M行詞法分析。二、實驗要求1.對單詞的構(gòu)詞規(guī)則有明確的定義；2.編寫的分析程序能夠正確識別源程序中的單詞符號；3.識別出的單詞以<種別碼，值>的形式保存在符號表中，正確設(shè)計和維護符號表；4.*對于源程序中的詞法錯誤，能夠做出簡單的錯誤處理，給出簡單的錯誤提示，保證順利完成整個源程序的詞法分析；5.實驗報告要求用自動機或者文法的形式對詞法定義做出詳細說明，說明詞法分析程序的工作過程。三、實驗內(nèi)容自定義一種程序設(shè)計語言，或者選擇已有的一種高級語言，編制它的詞法分析程序。詞法分析程序的實現(xiàn)可以采用任何一種編程工具。四、實驗學(xué)時6學(xué)時五、實驗步驟1.定義目標語言的可用符號表和構(gòu)詞規(guī)則（參考教材17頁例2.6正規(guī)定義）；（自己定義）2.調(diào)用預(yù)處理程序，對源程序進行單詞切分和識別，直到源程序結(jié)束；3.對正確的單詞，按照它的種別以<種別碼，值>的形式輸出到顯示器，*并保存在符號表中；4.*對不正確的單詞，做出錯誤處理。六、選作實驗帶星號的內(nèi)容為選作內(nèi)容。學(xué)生可以根據(jù)自身的情況完善詞法分析程序的錯誤處理功能，如對錯誤的單詞給出準確的位置和錯誤類型提示。七、參考源程序（C++語言編寫）詞法分析器流程圖//詞法分析器手工構(gòu)造實例#include<iostream.h>#include<fstream.h>#include<string.h>#include<stdlib.h>#include<conio.h>constshortWORDLEN=20;structcode_val{ charcode; charval[WORDLEN];};//預(yù)處理函數(shù)原型voidpro_process(char*);//掃描函數(shù)原型code_valscanner(char*);//拼接函數(shù)原型voidconcat(char[],char);//查保留字表函數(shù)charreserve(char[]);//主函數(shù)voidmain(){ charbuf[4048]={'\0'};//掃描緩沖區(qū)//預(yù)處理 pro_process(buf);//顯示buf cout<<buf<<endl;//單詞識別 ofstreamcoutf("Lex_r.txt",ios::out); code_valt;//臨時變量 do{ t=scanner(buf);//調(diào)用一次掃描器獲得一個單詞二元式 cout<<t.code<<'\t'<<t.val<<endl;//屏幕顯示單詞二元式 coutf<<t.code<<'\t'<<t.val<<endl;//單詞二元式輸出至文件 }while(t.code!='#'); cout<<"Endoflexicalanalysis!"<<endl; getch();}//掃描函數(shù)，每調(diào)用一次，返回一個單詞的二元式。structcode_valscanner(char*buf){ staticinti=0;//buf指針 structcode_valt={'\0',"NUL"};//臨時變量 chartoken[WORDLEN]="";//用于拼接單詞//去除前導(dǎo)空格 while(buf[i]=='')i++;//開始識別單詞 //標識符或基本字 if(buf[i]>='a'&&buf[i]<='z'){ while(buf[i]>='a'&&buf[i]<='z'||buf[i]>='0'&&buf[i]<='9') concat(token,buf[i++]); t.code=reserve(token);//查保留字表 if(t.code=='i')strcpy(t.val,token);//是標識符 returnt;//返回標識符或基本字的二元式 } //整常數(shù)或?qū)嵆?shù) if(buf[i]>='0'&&buf[i]<='9'){ while(buf[i]>='0'&&buf[i]<='9') concat(token,buf[i++]); if(buf[i]=='.'){//實常數(shù)123. concat(token,buf[i++]); while(buf[i]>='0'&&buf[i]<='9')//123.4 concat(token,buf[i++]); t.code='y'; } else//整常數(shù) t.code='x'; strcpy(t.val,token); returnt;//返回當前單詞整常數(shù)(123)或?qū)嵆?shù)(123.或123.4)的二元式 } //無整數(shù)部分實常數(shù) if(buf[i]=='.'){ concat(token,buf[i++]); if(buf[i]>='0'&&buf[i]<='9'){ while(buf[i]>='0'&&buf[i]<='9') concat(token,buf[i++]); t.code='y'; strcpy(t.val,token); returnt;//返回當前單詞實常數(shù)(.123)的二元式 } else{//單個.錯誤詞形 cout<<"<Errorword>"<<token<<endl; exit(0); } } //其余單詞 switch(buf[i]){ case',': t.code=','; break; case';': t.code=';'; break; case'(': t.code='('; break; case')': t.code=')'; break; case'=': t.code='='; break; case'+': if(buf[++i]=='+') t.code='$'; else{ t.code='+'; i--; } break; case'*': t.code='*'; break; case'#': t.code='#'; break; default://錯誤字符 cout<<"Errorchar>"<<buf[i]<<endl; exit(0); }//endofswitch i++;//指向下個單詞 returnt;//返回當前單詞的二元式}//拼接函數(shù)，原token="BEG",buf[i++]='I',調(diào)用后token="BEGI"。voidconcat(chartoken[],charc){ for(inti=0;token[i];i++); token[i]=c; token[++i]='\0';}charreserve(chartoken[]){ constchar*table[]={"begin","end","integer","real"}; constcharcode[]={"{}ac"}; for(inti=0;i<(int)strlen(code);i++) if(strcmp(token,table[i])==0)returncode[i]; return'i'; //標識符的單詞種別為'i'}//預(yù)處理函數(shù)voidpro_process(char*buf){ ifstreamcinf("source.txt",ios::in); inti=0;charold_c='\0',cur_c;//計數(shù)器，前一個字符，當前字符。 boolin_comment=false;//狀態(tài)標志，false表示當前字符未處于注釋中。 while(cinf.read(&cur_c,sizeof(char))){//從文件讀一個字符 switch(in_comment){ casefalse: if(old_c=='/'&&cur_c=='*'){//進入注釋 i--;//去除已存入掃描緩沖區(qū)的字符'/' in_comment=true; } else{ if(old_c=='\\'&&cur_c=='\n')//去除續(xù)行符'\'，包括后續(xù)換行符。 i--;//去除已存入掃描緩沖區(qū)的字符'\' else{ if(cur_c>='A'&&cur_c<='Z')cur_c+=32;//大寫變小寫 if(cur_c=='\t'||cur_c=='\n')cur_c='';//空格 buf[i++]=cur_c; } } break; casetrue: if(old_c=='*'&&cur_c=='/')//離開注釋 in_comment=false; }//endofswitch old_c=cur_c;//保留前一個字符 }//endofwhile buf[i]='#';}實驗三LL(1)分析法一、實驗?zāi)康母鶕?jù)某一文法編制調(diào)試LL（1）分析程序，以便對任意輸入的符號串進行分析。本次實驗的目的主要是加深對預(yù)測分析LL（1）分析法的理解。程序比較復(fù)雜，通過這個練習可提高軟件開發(fā)能力。二、實驗要求1．明確LL（1）分析法的功能LL（1）分析法的功能是利用LL（1）控制程序根據(jù)符號棧棧頂內(nèi)容、輸入串當前輸入符號，以及LL（1）預(yù)測分析表，對輸入符號串自上而下的分析過程。2．LL（1）分析法的前提改造文法：消除二義性、消除左遞歸、提取左因子，判斷是否為LL（1）文法。3．程序要求：程序輸入/輸出示例：對下列文法，用LL（1）分析法對任意輸入的符號串進行分析：（1）E->TG（2）G->+TG|-TG（3）G->ε（4）T->FS（5）S->*FS|/FS（6）S->ε（7）F->(E)（8）F->i(1)用戶自行輸入一個以#結(jié)束的符號串(包括+-*/（）i#)(2)輸出過程如下：（參考教材78頁例4.6分析步驟）步驟符號棧剩余輸入串所用產(chǎn)生式1Ei+i*i#E->TG備注：在“所用產(chǎn)生式”一列中如果對應(yīng)有推導(dǎo)則寫出所用產(chǎn)生式；如果為匹配終結(jié)符則寫明匹配的終結(jié)符；如分析異常出錯則寫為“分析出錯”；若成功結(jié)束則寫為“分析成功”。三、實驗內(nèi)容利用LL(1)分析算法進行表達式處理，根據(jù)LL(1)分析表對表達式符號串進行堆棧（或其他）操作，輸出分析結(jié)果，如果遇到錯誤則顯示錯誤信息。四、實驗學(xué)時4學(xué)時五、實驗步驟1．定義部分：定義常量、變量、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。2．初始化：設(shè)立LL(1)分析表、初始化變量空間（包括堆棧、結(jié)構(gòu)體、數(shù)組、臨時變量等）；3．控制部分：從鍵盤輸入一個表達式符號串；4．利用LL(1)分析算法（教材77頁）進行表達式處理，結(jié)合符號棧棧頂符號及表達式符號串當前符號，根據(jù)LL(1)分析表進行分析，輸出分析結(jié)果，如果遇到錯誤則顯示錯誤信息。六、參考源代碼/*LL(1)分析法源程序，只能在VC++中運行*/#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<dos.h>charA[20];/*分析棧*/charB[20];/*剩余串*/charv1[20]={'i','+','*','(',')','#'};/*終結(jié)符*/charv2[20]={'E','G','T','S','F'};/*非終結(jié)符*/intj=0,b=0,top=0,l;/*L為輸入串長度*/typedefstructtype/*產(chǎn)生式類型定義*/{charorigin;/*大寫字符*/chararray[5];/*產(chǎn)生式右邊字符*/intlength;/*字符個數(shù)*/}type;typee,t,g,g1,s,s1,f,f1;/*結(jié)構(gòu)體變量*/typeC[10][10];/*預(yù)測分析表*/voidprint()/*輸出分析棧*/{inta;/*指針*/for(a=0;a<=top+1;a++)printf("%c",A[a]);printf("\t\t");}/*print*/voidprint1()/*輸出剩余串*/{intj;for(j=0;j<b;j++)/*輸出對齊符*/printf("");for(j=b;j<=l;j++)printf("%c",B[j]);printf("\t\t\t");}/*print1*/voidmain(){intm,n,k=0,flag=0,finish=0;charch,x;typecha;/*用來接受C[m][n]*//*把文法產(chǎn)生式賦值結(jié)構(gòu)體*/e.origin='E';strcpy(e.array,"TG");e.length=2;t.origin='T';strcpy(t.array,"FS");t.length=2;g.origin='G';strcpy(g.array,"+TG");g.length=3;g1.origin='G';g1.array[0]='^';g1.length=1;s.origin='S';strcpy(s.array,"*FS");s.length=3;s1.origin='S';s1.array[0]='^';s1.length=1;f.origin='F';strcpy(f.array,"(E)");f.length=3;f1.origin='F';f1.array[0]='i';f1.length=1;for(m=0;m<=4;m++)/*初始化分析表*/for(n=0;n<=5;n++)C[m][n].origin='N';/*全部賦為空*//*填充分析表*/C[0][0]=e;C[0][3]=e;C[1][1]=g;C[1][4]=g1;C[1][5]=g1;C[2][0]=t;C[2][3]=t;C[3][1]=s1;C[3][2]=s;C[3][4]=C[3][5]=s1;C[4][0]=f1;C[4][3]=f;printf("提示:本程序只能對由'i','+','*','(',')'構(gòu)成的以'#'結(jié)束的字符串進行分析,\n");printf("請輸入要分析的字符串:");do/*讀入分析串*/{scanf("%c",&ch);if((ch!='i')&&(ch!='+')&&(ch!='*')&&(ch!='(')&&(ch!=')')&&(ch!='#')){printf("輸入串中有非法字符\n");exit(1);}B[j]=ch;j++;}while(ch!='#');l=j;/*分析串長度*/ch=B[0];/*當前分析字符*/A[top]='#';A[++top]='E';/*'#','E'進