编译原理词法分析课程设计报告

编译原理课程设计报告题目名称实现C/C+语言的词法分析器班 级计算机二班学 号姓 名蒋阳斌指导教师宁航编写时间2011.12.262011.12.30一、课程设计题目名称实现C/C+语言词法分析器二、课程设计目的与任务（1）输入：C/C+源代码文件，即后缀为c/cpp的文件。（2）输出：后缀为tok的文本性文件。（3）实现功能：完成C/C+语言的词法分析器（C语言词法记号及其含义详见附件一）词法记号含义LB“”LP“(”RB“”RP“)”PLUS“+”三、设计思想和实现方法（一）、Lex是一种生成扫描器的工具，（我是在操作系统下安装f，进行编程的）Lex程序编程分为以下四步：1. Lunix下用vi命令编写lex程序，我的文件是lex.l，编写好后 ，保存并退出。2. 使用命令flex lex.l,编译系统自动生成了lex.yy.c的C文件。3. 使用命令gcc lex.yy.c -ll，生成可执行的扫描器a.out文件。4. 使用命令a.out file1.c,其中file1.c为要进行此法扫描的C文件。我要做的就是 编写C语言词法的正则表达式，以及需要识别的各种词法记号和匹配后需要执行的动作 即可，其他的操作都可以交给Lex来执行。（二）、词法分析器的作用如下：1. 词法分析器的主要任务是读入源程序的输入字符2. 过滤掉源程序中的注释、空白（空格、换行符、制表符以及输入中用于分割词法单元的其他字符）3. 对源程序进行预处理，如对源程序的宏展开4. 将编译器生成的错误消息与与源程序的位置对应起来；（三）、对于此题，我使用Lex编程来自动生成词法分析器。使用Lex编程的重点与难点是正则式的定义，对于容易产生二义性的正则表达式，我们要借助与辅助函数来解决。 以下为一个二义性的解决；plus (Int|Float|id)blank?+ /加号的正则定义plusinstall(yytext,PLUS);/转换规则里的 模式 动作需要说明的是：当+左边为一个标示符（id）或数字（num）时，我们才认为它是加号；否则为正号。但匹配到 plus正则式时，我们调用int install() 辅助函数，int install()函数再把“+”前面的标示符（id）或数字（num）与“+”分离开来，其余三个容易产生歧义的符号，也采用同种处理方法，install()辅助函数的定义，将在本报告的第四部分 中给出。四、程序说明Lex是一种生成扫描器的工具，我们可以通过编写Lex文件来实现识别文本中的词汇模式的程序。一个Lex程序可具有如下形式：声明、定义部分%转换规则%辅助函数1、声明部分包括变量和明示常量（被声明的表示一个常数标示符，如一个此法单元的名字）的声明，本程序声明部分包括：C语言的头文件，及为每个关键字定义一个宏常量，为避免与冲突，数值从开始。定义部分同时给出了正则表达式。第一段的部分如下，详细见附件二声明部分%# include#include#includeint yywrap();# define LB 257# define LP 258 . .# define REAL_LITERAL 367# define STRING 368# define CHARACTER 369# define NUM370%正则表达式blank 0delim tnws delim+Float E?digit+(.digit+)+(eE?digit+)?Ffid letter(letter|digit)*incom (/*+(/*+)*/)|(/(.)*) mul (Int|Float|id)blank?* /乘号的正则定义Bit (Int|Float|id)blank?&/按位与的正则定义plus (Int|Float|id)blank?+ /加号的正则定义sub (Int|Float|id)blank?- /减号的正则定义.程序的每个转换规则具有如下形式：模式动作其中，每个模式是一个正则表达式，我的程序的正则表达式的定义全部在声明部分给出。动作部分是代码片段。以下为转换规则部分plusinstall(yytext,PLUS);subinstall(yytext,MINUS);mulinstall(yytext,MULT);+=printf(n,yytext,PLUSA);-=printf(n,yytext,MINUSA);*=printf(n,yytext,MULA);/=printf(n,yytext,DIVA);Lex机器经过此法扫描。通过模式匹配产生一个动作，其形式为，其中词素为当前匹配到的最长字符串，属性值为该词素对应的属性值，这里我们通过lex程序的声明部分的宏声明，给出每个词素对应的属性值，每个词素的属性值是唯一的。.程序的第三个部分包括各个动作需要的所有辅助函数，其中（）函数，这里作者定义了一个用于消除“+、*、&”二义性的辅助函数int install(const char*y,int b) int len=strlen(y);char idlen;int i;for(i=0;ilen-1;+i)idi=*( y+i);idlen-1=0;if(!sdigit(id)printf(n,id,IDENTIFIER);else printf(n,id,NUM);printf(n, ylen-1,b);return 0;五、程序运行结果在lunix中用vi编辑器，编辑一个名叫lex.l的lex程序文件；lex编译器产生lex.yy.c文件：（如下图）用gcc lex.yy.c ll命令产生a.out文件：（如下图）执行a.out文件，其中goods.c为要进行词法分析的C程序源文件，使用：./a.out goods.c goods.tok 通过命令行传递文件，并把分析器产生的词素通过重定向符输入 goods.tok文件中（操作如下图）通过分屏操作符more 打开goods.tok文件（如下图）其中good.c文件的部分如下图：六、测试报告1、现在用写好的lex程序，用来扫描一个li.c文件，程序的重点在于二义性的处理，简单起见，我的li.c文件的内容不会太多，具体如下图：图（一）2、我们用命令 ./a.out li.c li.tok 对li.c文件进行词法分析，得到的结果输入到li.tok文件中，我们打开li.tok文件，其结果如下图： 图（二）在lex程序的声明部分我们定义了如下宏：# define PLUS 261 /“+”为加号# define MINUS262/“-”为减号# define MULT 263/“*”为乘号# define BITAND 276/“&”为按位与操作# define UNARYMINUS 297/“-”为正号# define UNARYPLUS 298 /“+”为负号# define DEREFERECE 299/“*”为指针号# define ADDRESS 300/“&”为引用符号# define IDENTIFIER 303我们由第一部可知 a、b、c都为标示符（id）,所以a、b、c其属性指都是303，第一个表达式a+b,扫描结果理论为表示其为加号，由图二可知此法扫描实际结果与理论匹配;第二表达式+a中的“+”理论上是正号，对应的是,图二中的实际结果也是，其他表达式，同理也可分析出。七、存在问题及分析词法分析的正则表达式编写有些不是很全面简洁，比如说char 和income的正则式。宏定义部分显得冗余，没有把握住词法分析的程序关键要处理的词素，识别某些词法记号的正则表达式编写的不是很严谨，比如说在识别C语言预处理定义语句的正则表达式仅仅只能识别出预处理语句，而无法进行预处理包含的头文件的词法分析。程序存在一个瑕疵，在处理”+、*、&”时，扫描 id+id、id *id、id-id、id&id，时，把这四个符号当成加、减、乘、与符号，但当扫描遇到num+、num*、num&、num-时，分不出mun是int 还是float类型，只是笼统的把它归为数字。这个问题是在设计辅助函数，及在正则式定义是出现的最大漏洞。对Lex编程还不是很了解，对词法分析器的作用以及工作原理的理解还有待提高八、总结及体会在拿到本次课程设计题目后，对是用C/C+还是lex进行了分析，用C/C+语言直接编写词法分析程序从思路上来说会比较容易些，但在写代码的过程中，慢慢地就暴露出直接编写词法分析程序的一些问题，比如说代码里充斥着大量的ifswitch语句，也频繁些读写语句，极大地增加了代码的复杂度，从而促使我选择使用unix下的Lex编程来自动生成词法分析器的方案。使用Lex编程就简化了代码的编写，但是Lex编程的重点是正则表达式的定义。本次课程设计也暴露了我在编译原理学习中的一些不足，比如对正规式的含义和编写还有一些疑问，对辅助函数的编写显得不严谨，对词法分析器的作用和工作原理理解的不是很清等等，通过课程设计很好的复习了编译原理课程中的词法分析部分，对自己理解词法分析有很大的帮助参考文献 Alfred V.Aho Monica S.Lam Ravi Sethi Jeffrey D.Ullman 编译原理，机械工程出版社附录：附录一C语言词法记号及其含义表词法记号含义LB“”LP“(”RB“”RP“)”PLUS“+”MINUS“-”MULT“*”DIV“/”MOD“%”PLUSA“+=”MINUSA“-=”MULA“*=”DIVA“/=”MODA“%=”LS“”LSA“=”NOT“!”BITAND&BITOR|XORCOMPLAND“&”OR“|”LT“”LE“”GE“=”EQ“=”NE“!=”ASSIGN“=”DOT“.”MS-LARAPOSINC+POSDEC-PREINC+PREDEC-UNARYMINUS-附件二 程序源代码：%/*Filename:lex.lProduct Lex file in unixAuthor:蒋阳斌 学号:*/# include#include#includeint yywrap();# define LB 257# define LP 258# define RB 259# define RP260# define PLUS 261# define MINUS262# define MULT 263# define DIV264# define MOD265# define PLUSA 266# define MINUSA 267# define MULA 268# define DIVA 269# define MODA 270# define LS 271# define RS 272# define LSA 273# define RSA 274# define NOT 275# define BITAND 276# define BITOR 277# define XOR 278# define COMPL 279# define AND 280# define OR 281# define LT 282# define LE 283# define GT 284# define GE 285# define EQ 286# define NE 287# define ASSIGN 288# define DOT 289# define MS 290# define LA 291# define RA 292# define POSINC 293# define POSDEC 294# define PREINC 295# define PREDEC 296# define UNARYMINUS 297# define UNARYPLUS 298# define DEREFERECE 299# define ADDRESS 300# define COMMA 301# define SC 302# define IDENTIFIER 303# define ASM 304# define AUTO 305# define BOOL 306# define BREAK307# define CASE 308# define CATCH 309# define CHAR 310# define CLASS 311# define CONST 312# define CONST_CAST 313# define CONTINUE 314# define DEFAULT 315# define DELETE 316# define DO 317# define DOUBLE 318# define DYNAMIC_CAST 319# define ELSE 320# define ENUM 321# define EXPLICIT 322# define EXTERN 323# define FALSE 324# define FLOAT 325# define FOR 326# define FRIEND 327# define GOTO 328# define IF 329# define INLINE 330# define INT 331# define LOG 332# define LONG 333# define MUTABLE 334# define NAMESPACE 335# define NEW 336# define OPERATOR 337# define PRIVATE 338# define PROTECTED 339# define PUBLIC 340# define REGISTER 341# define REINTERPRET_CAST 342# define RETURN 343# define SHORT 344# define SIGNED 345# define SIZEOF 346# define STATIC 347# define STATIC_CAST 348# define STRUCT 349# define TEMPLATE 350# define THIS 351# define THROW 352# define TRUE 353# define TRY 354# define TYPEDEF 355# define TYPRID 356# define TYPENAME 357# define UNION 358# define UNSIGNED 359# define USING 360# define VIRTUAL 361# define VOID 362# define VOLATITLE 363# define WCHAR_T 364# define WHILE 365# define INTEGER_LITERAL 366# define REAL_LITERAL 367# define STRING 368# define CHARACTER 369# define NUM370%/*正则式的定义*/blank 0delim tnws delim+letter A-Za-zdigit 0-9E +-Int E?digit+Float E?digit+(.digit+)Ffid letter(letter|digit)*incom (/*+(/*+)*/)|(/(.)*) Oct 0(E?)0-7+ UNSIGN 0-9+uU HEX 0xX(E?)a-fA-F0-9+ string * char (ntbrf)|(0-71,3)|(xXA-Fa-f0-91,2)|headfile #include mul (Int|Float|id)blank?*Bit (id|Int|Float)blank?&plus (id|Int|Float)blank?+sub (id|Int|Float)blank?-% /*转换规则*/ws/*no action*/printf(n,yytext,LB);(printf(n,yytext,LP);printf(n,yytext,RB);)printf(n,yytext,RP);plusinstall(PLUS);/匹配加号subinstall(MINUS);/匹配减号mulinstall(MULT);/匹配乘号Bitinstall(BITAND);/匹配按位与操作符/printf(n,yytext,DIV);%printf(n,yytext,MOD);+=printf(n,yytext,PLUSA);-=printf(n,yytext,MINUSA);*=printf(n,yytext,MULA);/=printf(n,yytext,DIVA);%=printf(n,yytext,MODA);printf(n,yytext,LS);printf(n,yytext,RS);=printf(n,yytext,LSA);=printf(n,yytext,RSA);!printf(n,yytext,NOT);printf(n,yytext,COMPL);&printf(n,yytext,AND);|printf(n,yytext,OR); printf(n,yytext,LT);=printf(n,yytext,LE);printf(n,yytext,GT);=printf(n,yytext,GE);=printf(n,yytext,EQ);!=printf(n,yytext,NE);=printf(n,yytext,ASSIGN);.printf(n,yytext,DOT);-printf(n,yytext,MS);printf(n,yytext,LA);printf(n,yytext,RA);+printf(n,yytext,POSINC);-printf(n,yytext,POSDEC);-printf(n,yytext,UNARYMINUS);/匹配符号+printf(n,yytext,UNARYPLUS);/匹配正号*printf(n,yytext,LA);/匹配指针符号&printf(n,yytext,ADDRESS);/匹配引用符号,printf(n,yytext,COMMA);printf(n,yytext,SC);asmprintf(n,yytext,ASM);autoprintf(n,yytext,AUTO);boolprintf(n,yytext,BOOL);breakprintf(n,yytext,BREAK);caseprintf(n,yytext,CASE);catchprintf(n,yytext,CATCH);charprintf(n,yytext,CHAR);classprintf(n,yytext,CLASS);constprintf(n,yytext,CONST);const_castprintf(n,yytext,CONST_CAST);continueprintf(n,yytext,CONTINUE);defaultprintf(n,yytext,DEFAULT);deleteprintf(n,yytext,DELETE);doprintf(n,yytext,DO);doubleprintf(n,yytext,DOUBLE);dynamic_cast 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