编译原理课程设计报告——词法分析器的构造

课程设计任务书设 计题 目词法分析器的构造成绩主要内容对C语言的一个子集设计并实现一个简单的词法分析器，掌握利用状态转换图设计词法分析器的基本方法。利用该词法分析器完成对源程序字符串的词法分析。输出形式是源程序的单词符号二元式的代码，并保存到文件中。指导教师意见该生能按时完成课程设计任务书所规定的程序设计，综合运用所学知识独立分析和解决问题的能力 。程序设计方案 。论文论述 ，文理 ，格式 。程序运行结果 。程序验收时回答问题 。 签名： 目 录引言.4第一章 概述.5 1.1设计内容.5 1.2设计要求.5第二章 设计的基本原理.6 .6 第三章 程序设计.7 3.1总体方案设计.73.2各模块设计.8 第四章 程序测试.94.1一般测试4.2出错处理测试第五章 结论.10参考文献.10 附录 程序清单.11引言编译原理是国内外各高等院校计算机科学技术类专业，特别是计算机软件专业的一门重要专业课程。该课程系统地向学生介绍编译程序的结构、工作流程及编译程序各组成部分的设计原理和实现技术。由于该课程理论性和实践性都比较强，内容较为抽象复杂，涉及到大量的软件设计算法，因此，一直是一门比较难学的课程。为了使学生更好地理解和掌握编译技术的基本概念、基本原理和实现方法，实践环节非常重要，只有通过上机进行程序设计，才能使学生对比较抽象的教学内容产生具体的感性认识，增强学生综合分析问题、解决问题的能力，并对提高学生软件设计水平大有益处。编译原理涉及词法分析，语法分析，语义分析及优化设计等各方面。词法分析阶段是编译过程的第一个阶段，是编译的基础。这个阶段的任务是从左到右一个字符一个字符地读入源程序，即对构成源程序的字符流进行扫描然后根据构词规则识别单词(也称单词符号或符号)。词法分析程序实现这个任务。词法分析程序可以使用Lex等工具自动生成。从左到右逐个字符对构成源程序的字符串进行扫描，依据词法规则，识别出一个一个的标记（token），把源程序变为等价的标记串序列。执行词法分析的程序称为词法分析器，也称为扫描器。词法分析是所有分析优化的基础，涉及的知识较少，如状态转换图等，易于实现。本次课程设计，我的选题是词法分析，C+代码实现。第一章 概述1.1 设计内容对C语言的一个子集设计并实现一个简单的词法分析器，掌握利用状态转换图设计词法分析器的基本方法。1.2 设计要求利用该词法分析器完成对源程序字符串的词法分析。输出形式是源程序的单词符号二元式的代码，并保存到文件中。(1) 假设该语言中的单词符号及种别编码如下表所示。单词符号及种别编码单词符号种别编码单词符号种别编码main128int229char330if431else5,32for6:33while7；34标识符ID1035整型常数NUM2036=2137+2238-2339*24！40/25&41(26&42)27|43 (2) 关键字main int char if else for while都是小写并都是保留字。 算符和界符 = + * / & ! & | , : ; ( )ID和NUM的正规定义式为：IDletter(letter | didit)*NUMdigit digit*lettera | | z | A | | Zdigit 0 | | 9如果关键字、标识符和常数之间没有确定的算符或界符作间隔，则至少用一个空格作间隔。空格由空白、制表符和换行符组成。第二章 设计原理2.1 符号分类程序语言的单词符号一般分为以下五种：关键字标识符常数运算符界符2.2.词法分析器的二元输出（单词种别，单词符号的属性值）单词种别用整数编码，关键字一字一种，标识符统归为一种，常数一种，各种符号各一种。2.3 正规式和状态转换图第三章 程序设计3.1 总体模块设计/*用来存储目标文件名*/string file_name;/*提取文本文件中的信息。*/string GetText();/*获得一个单词符号,从位置i开始查找。/并且有一个引用参数j，用来返回这个单词最后一个字符在str的位置。*/string GetWord(string str,int i,int& j);/*这个函数用来除去字符串中连续的空格和换行int DeleteNull(string str,int i);/*判断i当前所指的字符是否为一个分界符，是的话返回真，反之假*/bool IsBoundary(string str,int i);/*判断i当前所指的字符是否为一个运算符，是的话返回真，反之假*/bool IsOperation(string str,int i);/*此函数将一个pair数组输出到一个文件中*/void OutFile(vectorpair v);/*此函数接受一个字符串数组，对它进行词法分析，返回一个pair型数组*/vectorpair analyst(vector vec);/*此函数判断传递的参数是否为关键字，是的话，返回真，反之返回假*/bool IsKey(string str);3.2 各模块设计1.首先根据上面单词符号表及ID和NUM的正规定义式，构造出状态转换图；2.定义相关的变量和数据结构。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（称为关键字表），当扫描程序识别出标识符时，查关键字表。如能查到匹配的单词，则该单词为关键字，否则为一般标识符。关键字表为一个字符串数组，其描述如下：char KEY_WORDS7=main,int,char,if,else,for,while；用以存放单词符号二元式的数据结构可如下定义：class Word_Analyzerpublic:char ContentMAXLENGTH ;int val ; void print(); ;3.按照编译程序一遍扫描的要求，把词法分析器Scaner作为一个独立的子程序来设计，通过对Scaner的反复调用识别出所有的单词符号；4.当Scaner识别出一个单词符号时，则将该单词符号的二元式写入到输出文件中。若Scaner无法识别出一个单词符号时，则调用错误处理程序PrintError，显示当前扫描到的字符及其所在行、列位置，并跳过该字符重新开始识别单词符号。第四章 程序测试4.1正常测试测试该设计词法分析器，可对下面的源程序进行词法分析： main() int i = 10;while(i) i = i - 1; 输出如下二元式代码序列：(1,main) (26,() (27,) (30,) (2,int) (10,i) (21,=) (20,10) (34,;) (7,while) (26,() (10,i) (27,) (10,i) (21, =) (10,i) (23,-) (20,1) (34,;) (31,)第五章 结论 该词法分析器功能良好，可以完成预定的要求。参考文献：程序设计语言编译原理 陈火旺C+程序设计 谭浩强程序清单：#include #include #include #include using namespace std;/*用来存储目标文件名*/string file_name;/*提取文本文件中的信息。*/string GetText();/*获得一个单词符号,从位置i开始查找。/并且有一个引用参数j，用来返回这个单词最后一个字符在str的位置。*/string GetWord(string str,int i,int& j);/*这个函数用来除去字符串中连续的空格和换行/第一个参数为目标字符串，第二个参数为开始位置/返回值为连续的空格和换行后的第一个有效字符在字符串的位置*/int DeleteNull(string str,int i);/*判断i当前所指的字符是否为一个分界符，是的话返回真，反之假*/bool IsBoundary(string str,int i);/*判断i当前所指的字符是否为一个运算符，是的话返回真，反之假*/bool IsOperation(string str,int i);/*此函数将一个pair数组输出到一个文件中*/void OutFile(vectorpair v);/*此函数接受一个字符串数组，对它进行词法分析，返回一个pair型数组*/vectorpair analyst(vector vec);/*此函数判断传递的参数是否为关键字，是的话，返回真，反之返回假*/bool IsKey(string str);int main() string com1= ; string com2=n; string fileline=GetText(); int begin=0,end=0; vector array; do begin=DeleteNull(fileline,begin); string nowString; nowString=GetWord(fileline,begin,end); if(end=-1) break; if(nowSpare(com1)&nowSpare(com2) array.push_back(nowString); begin=end+1; while(true); vectorpair mid_result; mid_result=analyst(array); OutFile(mid_result); cout*n; cout*程序已完成词法分析，分析结果已经存储在文件file_name中！*n; cout*n; system(pause); return 0;/*提取文本文件中的信息*/string GetText() string file_name1; coutfile_name1; ifstream infile(file_name1.c_str(),ios:in); if (!infile) cerr无法打开文件! file_name1.c_str() !endl; exit(-1); coutendl; char f1000; infile.getline(f,1000,EOF); infile.close(); return f;/*获得一个单词符号,从位置i开始查找。/并且有一个引用参数j，用来返回这个单词最后一个字符在原字符串的位置。*/string GetWord(string str,int i,int& j) string no_use() , ;n+=*/-); j=str.find_first_of(no_use,i); if(j=-1) return ; if(i!=j) j-; return str.substr(i,j-i+1);/*这个函数用来除去字符串中连续的空格和换行/第一个参数为目标字符串，第二个参数为开始位置/返回值为连续的空格和换行后的第一个有效字符在字符串的位置*/int DeleteNull(string str,int i) for(;i+) if(stri!= &stri!=n) return i;/*判断i当前所指的字符是否为一个分界符，是的话返回真，反之假*/bool IsBoundary(string str,int i) int t; char arr7=,;,(,),; for (t=0;t7;t+) if(stri=arrt) return true; return false;/*判断i当前所指的字符是否为一个运算符，是的话返回真，反之假*/bool IsOperation(string str,int i) int t; char arr7=+,-,*,/,=,; for (t=0;t7;t+) if(stri=arrt) return true; return false;/*此函数将一个个字符串数组输出到一个文件中*/void OutFile(vectorpair v) coutfile_name; ofstream outfile(file_name.c_str(),ios:out); if (!outfile) cerr无法打开文件! file_name.c_str() !endl; exit(-1); coutendl; int i; for(i=0;iv.size();i+) outfilevi.first , vi.secondendl; outfilenn*n; outfile.close(); return;/*此函数接受一个字符串数组，对它进行词法分析，返回一个pair型数组*/vectorpair analyst(vector vec) vectorpair temp; int i; for(i=0;i|veci=|veci=!)&veci+1=) string jk=veci; jk.append(vec+i,0,1); pair pp(4,jk); temp.push_back(pp); continue; if(veci=+&veci+1=+)|(veci=-&veci+1=-) string jk=veci; jk.append(vec+i,0,1); pair pp(4,jk); temp.push_back(pp); continue; if(IsBoundary(veci,0) pair pp(5,