编译原理实验教案

实验教案班级：计科0501/0502教师：刘小豫

实验一源程序的输入及预处理一、实验目的明确预处理子程序的任务，构造一个简单的预处理子程序，对源程序进行相应的预处理。二、实验要求选择一种熟悉的高级语言，编制读入源程序和进行预处理的程序。三、实验内容定义模拟的简单语言的词法构成，编制读入源程序和进行预处理的程序，要求将源程序读入到文件或存入数组中，再从文件或数组中逐个读取字符进行预处理，包括去掉注释、Tab、Enter和续行符等操作，并显示预处理后的程序。四、实验学时2学时五、实验步骤1．从键盘读入源程序存放到输入缓冲区中。2．对源程序进行预处理，预处理后的程序存放到扫描缓冲区中。3.显示预处理后的程序。六、参考源程序（C++语言编写）//源程序的输入及预处理#include<fstream.h>#include<iostream.h>voidpro_process(char*);voidmain() //测试驱动程序{//定义扫描缓冲区 charbuf[4048]={'\0'}; //缓冲区清0//调用预处理程序 pro_process(buf);//在屏幕上显示扫描缓冲区的内容 cout<<buf<<endl;}voidpro_process(char*buf) //预处理程序{ ifstreamcinf("source.txt",ios::in); inti=0; //计数器 charold_c='\0',cur_c; //前一个字符，当前字符。 boolin_comment=false; //false表示当前字符未处于注释中。 while(cinf.read(&cur_c,sizeof(char))){ //从文件读一个字符 switch(in_comment){ casefalse: if(old_c=='/'&&cur_c=='*'){ //进入注释 i--; //去除已存入扫描缓冲区的字符'/' in_comment=true; } else{ if(old_c=='\\'&&cur_c=='\n') //发现续行 i--; //去除已存入扫描缓冲区的字符'\' else{ if(cur_c>='A'&&cur_c<='Z')//大写变小写 cur_c+=32; if(cur_c=='\t'||cur_c=='\n')//空格取代TAB换行 cur_c=''; buf[i++]=cur_c; } } break; casetrue: if(old_c=='*'&&cur_c=='/') //离开注释 in_comment=false; }//endofswitch old_c=cur_c; //保留前一个字符 }//endofwhile buf[i++]='#'; //在源程序尾部添加字符'#'}实验二词法分析程序实现一、实验目的加深对词法分析器的工作过程的理解；加强对词法分析方法的掌握；能够采用一种编程语言实现简单的词法分析程序；能够使用自己编写的分析程序对简单的程序段进行词法分析。二、实验要求1.对单词的构词规则有明确的定义；2.编写的分析程序能够正确识别源程序中的单词符号；3.识别出的单词以<种别码，值>的形式保存在符号表中，正确设计和维护符号表；4.*对于源程序中的词法错误，能够做出简单的错误处理，给出简单的错误提示，保证顺利完成整个源程序的词法分析；5.实验报告要求用自动机或者文法的形式对词法定义做出详细说明，说明词法分析程序的工作过程。三、实验内容自定义一种程序设计语言，或者选择已有的一种高级语言，编制它的词法分析程序。词法分析程序的实现可以采用任何一种编程工具。四、实验学时6学时五、实验步骤1.定义目标语言的可用符号表和构词规则（参考教材17页例2.6正规定义）；（自己定义）2.调用预处理程序，对源程序进行单词切分和识别，直到源程序结束；3.对正确的单词，按照它的种别以<种别码，值>的形式输出到显示器，*并保存在符号表中；4.*对不正确的单词，做出错误处理。六、选作实验带星号的内容为选作内容。学生可以根据自身的情况完善词法分析程序的错误处理功能，如对错误的单词给出准确的位置和错误类型提示。七、参考源程序（C++语言编写）词法分析器流程图//词法分析器手工构造实例#include<iostream.h>#include<fstream.h>#include<string.h>#include<stdlib.h>#include<conio.h>constshortWORDLEN=20;structcode_val{ charcode; charval[WORDLEN];};//预处理函数原型voidpro_process(char*);//扫描函数原型code_valscanner(char*);//拼接函数原型voidconcat(char[],char);//查保留字表函数charreserve(char[]);//主函数voidmain(){ charbuf[4048]={'\0'};//扫描缓冲区//预处理 pro_process(buf);//显示buf cout<<buf<<endl;//单词识别 ofstreamcoutf("Lex_r.txt",ios::out); code_valt;//临时变量 do{ t=scanner(buf);//调用一次扫描器获得一个单词二元式 cout<<t.code<<'\t'<<t.val<<endl;//屏幕显示单词二元式 coutf<<t.code<<'\t'<<t.val<<endl;//单词二元式输出至文件 }while(t.code!='#'); cout<<"Endoflexicalanalysis!"<<endl; getch();}//扫描函数，每调用一次，返回一个单词的二元式。structcode_valscanner(char*buf){ staticinti=0;//buf指针 structcode_valt={'\0',"NUL"};//临时变量 chartoken[WORDLEN]="";//用于拼接单词//去除前导空格 while(buf[i]=='')i++;//开始识别单词 //标识符或基本字 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);//是标识符 returnt;//返回标识符或基本字的二元式 } //整常数或实常数 if(buf[i]>='0'&&buf[i]<='9'){ while(buf[i]>='0'&&buf[i]<='9') concat(token,buf[i++]); if(buf[i]=='.'){//实常数123. concat(token,buf[i++]); while(buf[i]>='0'&&buf[i]<='9')//123.4 concat(token,buf[i++]); t.code='y'; } else//整常数 t.code='x'; strcpy(t.val,token); returnt;//返回当前单词整常数(123)或实常数(123.或123.4)的二元式 } //无整数部分实常数 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;//返回当前单词实常数(.123)的二元式 } else{//单个.错误词形 cout<<"<Errorword>"<<token<<endl; exit(0); } } //其余单词 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://错误字符 cout<<"Errorchar>"<<buf[i]<<endl; exit(0); }//endofswitch i++;//指向下个单词 returnt;//返回当前单词的二元式}//拼接函数，原token="BEG",buf[i++]='I',调用后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'; //标识符的单词种别为'i'}//预处理函数voidpro_process(char*buf){ ifstreamcinf("source.txt",ios::in); inti=0;charold_c='\0',cur_c;//计数器，前一个字符，当前字符。 boolin_comment=false;//状态标志，false表示当前字符未处于注释中。 while(cinf.read(&cur_c,sizeof(char))){//从文件读一个字符 switch(in_comment){ casefalse: if(old_c=='/'&&cur_c=='*'){//进入注释 i--;//去除已存入扫描缓冲区的字符'/' in_comment=true; } else{ if(old_c=='\\'&&cur_c=='\n')//去除续行符'\'，包括后续换行符。 i--;//去除已存入扫描缓冲区的字符'\' else{ if(cur_c>='A'&&cur_c<='Z')cur_c+=32;//大写变小写 if(cur_c=='\t'||cur_c=='\n')cur_c='';//空格 buf[i++]=cur_c; } } break; casetrue: if(old_c=='*'&&cur_c=='/')//离开注释 in_comment=false; }//endofswitch old_c=cur_c;//保留前一个字符 }//endofwhile buf[i]='#';}实验三LL(1)分析法一、实验目的根据某一文法编制调试LL（1）分析程序，以便对任意输入的符号串进行分析。本次实验的目的主要是加深对预测分析LL（1）分析法的理解。程序比较复杂，通过这个练习可提高软件开发能力。二、实验要求1．明确LL（1）分析法的功能LL（1）分析法的功能是利用LL（1）控制程序根据符号栈栈顶内容、输入串当前输入符号，以及LL（1）预测分析表，对输入符号串自上而下的分析过程。2．LL（1）分析法的前提改造文法：消除二义性、消除左递归、提取左因子，判断是否为LL（1）文法。3．程序要求：程序输入/输出示例：对下列文法，用LL（1）分析法对任意输入的符号串进行分析：（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)用户自行输入一个以#结束的符号串(包括+-*/（）i#)(2)输出过程如下：（参考教材78页例4.6分析步骤）步骤符号栈剩余输入串所用产生式1Ei+i*i#E->TG备注：在“所用产生式”一列中如果对应有推导则写出所用产生式；如果为匹配终结符则写明匹配的终结符；如分析异常出错则写为“分析出错”；若成功结束则写为“分析成功”。三、实验内容利用LL(1)分析算法进行表达式处理，根据LL(1)分析表对表达式符号串进行堆栈（或其他）操作，输出分析结果，如果遇到错误则显示错误信息。四、实验学时4学时五、实验步骤1．定义部分：定义常量、变量、数据结构。2．初始化：设立LL(1)分析表、初始化变量空间（包括堆栈、结构体、数组、临时变量等）；3．控制部分：从键盘输入一个表达式符号串；4．利用LL(1)分析算法（教材77页）进行表达式处理，结合符号栈栈顶符号及表达式符号串当前符号，根据LL(1)分析表进行分析，输出分析结果，如果遇到错误则显示错误信息。六、参考源代码/*LL(1)分析法源程序，只能在VC++中运行*/#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<dos.h>charA[20];/*分析栈*/charB[20];/*剩余串*/charv1[20]={'i','+','*','(',')','#'};/*终结符*/charv2[20]={'E','G','T','S','F'};/*非终结符*/intj=0,b=0,top=0,l;/*L为输入串长度*/typedefstructtype/*产生式类型定义*/{charorigin;/*大写字符*/chararray[5];/*产生式右边字符*/intlength;/*字符个数*/}type;typee,t,g,g1,s,s1,f,f1;/*结构体变量*/typeC[10][10];/*预测分析表*/voidprint()/*输出分析栈*/{inta;/*指针*/for(a=0;a<=top+1;a++)printf("%c",A[a]);printf("\t\t");}/*print*/voidprint1()/*输出剩余串*/{intj;for(j=0;j<b;j++)/*输出对齐符*/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;/*用来接受C[m][n]*//*把文法产生式赋值结构体*/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';/*全部赋为空*//*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:本程序只能对由'i','+','*','(',')'构成的以'#'结束的字符串进行分析,\n");printf("请输入要分析的字符串:");do/*读入分析串*/{scanf("%c",&ch);if((ch!='i')&&(ch!='+')&&(ch!='*')&&(ch!='(')&&(ch!=')')&&(ch!='#')){printf("输入串中有非法字符\n");exit(1);}B[j]=ch;j++;}while(ch!='#');l=j;/*分析串长度*/ch=B[0];/*当前分析字符*/A[top]='#';A[++top]='E';/*'#','E'进