江苏科技大学编译原理实验报告(共73页)

1、实验一 词法分析设计一、实验目的通过本实验的编程实践，使学生了解词法分析的任务，掌握词法分析程序设计的原理和构造方法，使学生对编译的基本概念、原理和方法有完整的和清楚的理解，并能正确地、熟练地运用。二、实验内容用VC+/VB/JAVA语言实现对C语言子集的源程序进行词法分析。通过输入源程序从左到右对字符串进行扫描和分解，依次输出各个单词的内部编码及单词符号自身值；若遇到错误则显示“Error”，然后跳过错误部分继续显示 ；同时进行标识符登记符号表的管理。以下是实现词法分析设计的主要工作：（1）从源程序文件中读入字符。（2）统计行数和列数用于错误单词的定位。（3）删除空格类字符，包括回车、制表符

2、空格。（4）按拼写单词，并用（内码，属性）二元式表示。(属性值token的机内表示)（5）如果发现错误则报告出错（6）根据需要是否填写标识符表供以后各阶段使用。单词的基本分类：u 关键字：由程序语言定义的具有固定意义的标识符。也称为保留字例如 if、 for、while、printf ； 单词种别码为1。u 标识符：用以表示各种名字，如变量名、数组名、函数名；u 常数： 任何数值常数。如 125, 1,0.5,3.1416；u 运算符：+、-、*、/；u 关系运算符： <、<=、= 、>、>=、<>；u 分界符： ；、，、（、）、；三、词法分析实验设计思想及

3、算法 1、主程序设计考虑：u 程序的说明部分为各种表格和变量安排空间。在具体实现时，将各类单词设计成结构和长度均相同的形式，较短的关键字后面补空。 k数组-关键字表，每个数组元素存放一个关键字（事先构造好关键字表）。s 数组-存放分界符表（可事先构造好分界符表）。为了简单起见，分界符、算术运算符和关系运算符都放在s表中（编程时，应建立算术运算符表和关系运算符表，并且各有类号），合并成一类。 id 和ci 数组分别存放标识符和常数。 instring 数组为输入源程序的单词缓存。 outtoken 记录为输出内部表示缓存。 还有一些为造表填表设置的变量。 u 主程序开始后，先以人工方式输入关键字

4、，造k表；再输入分界符等造 p 表。 u 主程序的工作部分设计成便于调试的循环结构。每个循环处理一个单词；接收键盘上送来的一个单词；调用词法分析过程；输出每个单词的内部码。例如，把每一单词设计成如下形式: (type,pointer)其中type指明单词的种类，例如：Pointer指向本单词存放处的开始位置。还有一些为造表填表设置的变量。 u 主程序开始后，先以人工方式输入关键字，造k表；再输入分界符等造 p 表。 u 主程序的工作部分设计成便于调试的循环结构。每个循环处理一个单词；接收键盘上送来的一个单词；调用词法分析过程；输出每个单词的内部码。例如，把每一单词设计成如下形式: (type,

5、pointer)其中type指明单词的种类，例如：Pointer指向本单词存放处的开始位置。词法分析设计流程图2、词法分析过程考虑 u 根据输入单词的第一个字符（有时还需读第二个字符），判断单词类，产生类号：以字符k表示关键字；id表示标识符；ci表示常数；s 表示分界符。 u 对于标识符和常数，需分别与标识符表和常数表中已登记的元素相比较，如表中已有该元素，则记录其在表中的位置，如未出现过，将标识符按顺序填入数组 id 中，将常数变为二进制形式存入数组中 ci 中，并记录其在表中的位置。lexical 过程中嵌有两个小过程：一个名为 getchar，其功能为从 instring 中按顺序取出

6、一个字符，并将其指针 pint 加 1 ；另一个名为 error，当出现错误时，调用这个过程，输出错误编号。u 要求：所有识别出的单词都用两个字节的等长表示，称为内部码。第一个字节为 t ，第二个字节为 i 。 t 为单词的种类。关键字的 t=；分界符的 t=；算术运算符的 t=；关系运算符的 t=；无符号数的 t=；标识符的 t=。i 为该单词在各自表中的指针或内部码值。表 1 为关键字表；表 2 为分界符表；表 3 为算术运算符的 i 值；表 4 为关系运算符的 i 值。 取字符和统计字符行列位置子程序四、实验要求1、编程时注意编程风格：空行的使用、注释的使用、缩进的使用等。2、将标识符填

7、写的相应符号表须提供给编译程序的以后各阶段使用。3、根据测试数据进行测试。测试实例应包括以下三个部分:u 全部合法的输入。u 各种组合的非法输入。u 由记号组成的句子。4、词法分析程序设计要求输出形式:例：输入VC+语言的实例程序：If i=0 then n+;a= 3b %);输出形式为：单词 二元序列 类 型 位置（行，列） （单词种别，单词属性）for (1,for ) 关键字 （1，1） i ( 6,i ) 标识符 （1，2）= ( 4，= ) 关系运算符 （1，3）0 ( 5，0 ) 常数 （1，4）then ( 1，then) 关键字 （1，5）n (6,n ) 标识符 （1，6）

8、+ Error Error （1，7）； ( 2, ; ) 分界符 （1，8）a (6,a ) 标识符 （2，1）= (4,<= ) 关系运算符 （2，2）3b Error Error （2，4）% Error Error （2，4）) ( 2, ) ) 分界符 （2，5）； ( 2, ; ) 分界符 （2，6）五、实验步骤1、根据流程图编写出各个模块的源程序代码上机调试。2、 编制好源程序后，设计若干用例对系统进行全面的上机测试，并通过所设计的词法分析程序；直至能够得到完全满意的结果。六、程序源代码1、词法分析器操作类package 词法分析器;public class compile

9、r public String computerComp(String str) String output="" int index=0; while(index<str.length()/判断界符 if(isJieFu(str.charAt(index) output+=("(界符，"+str.charAt(index)+")"); index+; /判断运算符 else if(isCompu(str.charAt(index)if(!isCompu(str.charAt(index+1)output+=("(运算

10、符，"); elseif(!isCompu(str.charAt(index+2) && isCompu(str.charAt(index+1)if(str.charAt(index)='!')if(str.charAt(index+1)='=')output+=("(运算符，");elseoutput+=("(非法字符，");elseif(str.charAt(index)='>'|str.charAt(index)='<') | (str.charA

11、t(index)='*'|str.charAt(index)='/') | (str.charAt(index)='%'|str.charAt(index)='=')if(str.charAt(index+1)='=') output+=("(运算符，"); elseoutput+=("(非法字符，");elseif(str.charAt(index)='+'|str.charAt(index)='-')if(str.charAt(index)

12、=str.charAt(index+1) | str.charAt(index+1)='=')output+=("(运算符，");elseoutput+=("(非法字符，");elseoutput+=("(非法字符，");elseoutput+=("(非法字符，");while(isCompu(str.charAt(index) output+=(str.charAt(index); index+; if(index>=str.length() return output;output+=(&

13、quot;)");/数字 else if(isMath(str.charAt(index)int index1=index; output+=("("); while(isMath(str.charAt(index)output+=(str.charAt(index); index+; if(index>=str.length() return output; if(isLetter(str.charAt(index)while(!isMath(str.charAt(index) && (isLetter(str.charAt(index)

14、output+=(str.charAt(index);index+; if(index>=str.length() return output;output+=(",非法字符)");elseif(str.charAt(index1)='0')if(isMath(str.charAt(index1+1)output+=(",非法字符)");elseoutput+=(",数字,)");elseoutput+=(",数字,)");/字母判断 else if(isLetter(str.charAt(i

15、ndex) int i=index;while(isLetter(str.charAt(index)|isMath(str.charAt(index)if(index>=str.length() return output; index+;String sub =str.substring(i, index);/判断是是不是关键字 if(isKeyword(sub) output+=("(关键字，"+sub+")"); else output+=("(标识符，"+sub+")");/空格或者回车处理 else

16、 index+; return output;/判断是不是关键字 public boolean isKeyword(String str) boolean flag=true; String arr="public","static","void","main","String","int","boolean","private","if","else","while" ;fo

17、r(int i=0;i<arr.length;i+)if(str.equals(arri)flag=true; break; else flag=false; return flag;/判断是不是字母public boolean isLetter(char charr)if(charr>='a'&&charr<='z')|(charr>='A'&&charr<='Z') | charr='_') return true; else return fals

18、e;public boolean isMath(char charr) if(charr>='0')&&(charr<='9') return true; else return false; /判断是不是界符得方法 public boolean isJieFu(char charr) char arr='','','','','','"' for(int i=0;i<arr.length;i+) if (charr=arr

19、i) return true; return false; /判断是不是运算符得方法public boolean isCompu(char charr) boolean flag=false; char arr='=','+','-','*','!','/','<','>','%' for(int i=0;i<arr.length;i+) if (charr=arri) flag=true; break; else flag=fals

20、e; return flag; 2、 界面类package 词法分析器;import java.awt.*;import java.awt.event.ActionEvent;import java.awt.event.ActionListener;import javax.swing.*;import javax.swing.border.TitledBorder;public class ciFa extends JFrame private JButton jbtShow = new JButton("进行词法分析"); private JTextArea jta =

21、 new JTextArea();private JTextArea jtaOut = new JTextArea(); private JPanel jpl=new JPanel(); private String intput ="" private String output ="" private compiler comp = new compiler(); public static void main(String args) / TODO 自动生成的方法存根ciFa frame = new ciFa(); frame.setTitle(&

22、quot;词法分析器"); frame.setLocationRelativeTo(null); frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); frame.setSize(600, 400); frame.setVisible(true); public ciFa()jta.setWrapStyleWord(true); jta.setLineWrap(true); jtaOut.setWrapStyleWord(true); jtaOut.setLineWrap(true); jtaOut.setEditable(fal

23、se); JScrollPane scrollPane = new JScrollPane(jta); JScrollPane scrollPane2 = new JScrollPane(jtaOut); scrollPane.setPreferredSize(new Dimension(300,300); scrollPane2.setPreferredSize(new Dimension(300,300); jtaOut.setBorder(new TitledBorder("词法分析结果"); jta.setBorder(new TitledBorder("

24、请在这输入"); jpl.setLayout(new GridLayout(1,2); jpl.add(jta); jpl.add(jtaOut); add(jbtShow,BorderLayout.SOUTH); add(jpl);jbtShow.addActionListener(new ActionListener() public void actionPerformed(ActionEvent e)intput = jta.getText(); output=puterComp(intput); jtaOut.append(output););七、运行结果八、实验总结由于关

25、键字表、关系运算符表、算术运算符表都是内部代码添加的，没有实现让用户自己添加的功能，本程序还只能分析*.c和*.java文件，而且没有区分大小写的功能。但由于代码比较灵活可以比较方便的修改，并添加想要的功能。 通过此次实验，我对词法分析器的运行步骤、组织结构有了更深层次的了解，熟练掌握了词法分析程序设计的原理和构造方法。实验二 LL(1)分析法一、实验目的 通过完成预测分析法的语法分析程序，了解预测分析法和递归子程序法的区别和联系。使学生了解语法分析的功能，掌握语法分析程序设计的原理和构造方法，训练学生掌握开发应用程序的基本方法。有利于提高学生的专业素质，为培养适应社会多方面需要的能力。二、实

26、验内容u 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。u 构造预测分析表，并利用分析表和一个栈来实现对上述程序设计语言的分析程序。u 分析法的功能是利用LL（1）控制程序根据显示栈栈顶内容、向前看符号以及LL（1）分析表，对输入符号串自上而下的分析过程。 三、 LL（1）分析法实验设计思想及算法u 模块结构：（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)分析算法进行表达式处理：根据LL(1)分析表对表达式符号串

27、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、实验要求1、编程时注意编程风格：空行的使用、注释的使用、缩进的使用等。2、如果遇到错误的表达式，应输出错误提示信息。 3、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->（4）T->FS（5）S->*FS|/FS（6）S->（7）F->(E)（8）F->i输出的格式如下：五、实验步骤1、根据流程图编写出各个模块的源程序代码上机调试。2、 编制好源程序后，设计若干用例对系统进行全面的上机测试，并通过所设计的LL(1)

28、分析程序；直至能够得到完全满意的结果。六、程序源代码1、操作类package test2;public class LL1_Opertion private char strChar;/ 输入串private char stack = new char1000;/ 分析栈private int top = 0;/ 分析栈指针private int strPointer = 0;/ 输入串指针private int length;/ 输入串长度private String analysisTable = new String69;/ 分析表private final char constChar

29、 = 'i', '(', '+', '-', '*', '/', ')', '#' ;/ 常字符private String dataStrings = new String10005;/ 结果数据表private String tempString = new String();/ 临时字符串private String result = new String();/ 得出的结果字符串private int dataRow = 0;/ 数据表行数/* * 规则 i

30、( + - * / ) # E E->TG E->TG synch synch G G->+TG G->-TG G-> G-> T * T->FS T->FS synch synch synch synch S S-> S-> S->*FS S->/FS S-> S-> F * F->i F->(E) synch synch synch synch synch synch */public LL1_Opertion() / 初始化各个参数for (int i = 0; i < 6; i+) f

31、or (int j = 0; j < 9; j+) analysisTableij = new String();analysisTableij = " "for (int i = 0; i < 1000; i+) for (int j = 0; j < 5; j+) dataStringsij = new String();dataStringsij = ""analysisTable01 = "i"analysisTable02 = "("analysisTable03 = "+&q

32、uot;analysisTable04 = "-"analysisTable05 = "*"analysisTable06 = "/"analysisTable07 = ")"analysisTable08 = "#"analysisTable10 = "E"analysisTable20 = "G"analysisTable30 = "T"analysisTable40 = "S"analysisTable50 =

33、 "F"analysisTable11 = "TG"analysisTable12 = "TG"analysisTable23 = "+TG"analysisTable24 = "-TG"analysisTable27 = ""analysisTable28 = ""analysisTable31 = "FS"analysisTable32 = "FS"analysisTable43 = ""an

34、alysisTable44 = ""analysisTable45 = "*FS"analysisTable46 = "/FS"analysisTable47 = ""analysisTable48 = ""analysisTable51 = "i"analysisTable52 = "(E)"stacktop = '#'stack+top = 'E'public boolean checkChar(char needChe

35、ck) / 检查字符是否在字符表中for (int i = 0; i < constChar.length; i+) if (needCheck = constChari) return true;return false;public void printStack() / 输出分析栈this.tempString = new String();for (int i = 0; i < top + 1; i+) this.tempString += stacki;System.out.print(stacki);result += stacki;System.out.print(&

36、quot;tt");result += "tt"public void printStr() / 输出剩余输入串this.tempString = new String();for (int i = 0; i < strPointer; i+) System.out.print(" ");result += " "for (int i = strPointer; i < length; i+) this.tempString += strChari;System.out.print(strChari);resul

37、t += strChari;System.out.print("ttt");result += "ttt"public void analysis(String line) / LL(1)分析strChar = line.toCharArray();length = strChar.length;String analysisString = new String();char ch = strCharstrPointer;char topX;int finish = 0, flag = 0;int row = 0, column = 0;System.

38、out.print("步骤tt分析栈 tt剩余字符 tt所用产生式 tt动作n");result += "步骤tt分析栈 tt剩余字符 tt所用产生式 tt动作rn"dataStrings00 = dataRow+ + ""System.out.print(dataRow + "tt");result += dataRow + "tt"printStack();dataStrings01 = tempString;printStr();dataStrings02 = tempString;dat

39、aStrings04 = "初始化"result += " tt初始化rn"System.out.print("n");do topX = stacktop-;dataStringsdataRow0 = dataRow + ""System.out.print(dataRow + "tt");result += dataRow + "tt"for (int i = 0; i < 9; i+) / 判断是否为非终结符if (checkChar(topX) flag = 1

40、;break;if (flag = 1) / 如果是终结符if (topX = '#') finish = 1;System.out.println("over");result += "overrn"break;if (topX = ch) printStack();dataStringsdataRow1 = tempString;ch = strChar+strPointer;printStr();dataStringsdataRow2 = tempString;System.out.print("匹配n");da

41、taStringsdataRow4 = "GETNEXT(I)"result += " ttGETNEXT(I)rn"flag = 0;this.dataRow+; else printStack();dataStringsdataRow1 = tempString;printStr();dataStringsdataRow2 = tempString;System.out.print("错误n");result += " tt错误rn"this.dataRow+;break; else for (int i =

42、0; i < 6; i+) if (topX = analysisTablei0.charAt(0) row = i;break;for (int i = 0; i < 9; i+) if (ch = analysisTable0i.charAt(0) column = i;break;analysisString = analysisTablerowcolumn;if (!analysisString.equals(" ") if (!analysisString.equals("") for (int i = analysisString

43、.length() - 1; i >= 0; i-) stack+top = analysisString.charAt(i);printStack();dataStringsdataRow1 = tempString;printStr();dataStringsdataRow2 = tempString;System.out.print(analysisTablerow0 + "->"+ analysisString + "n");dataStringsdataRow3 = analysisTablerow0 + "->&q

44、uot;+ analysisString;result += analysisTablerow0 + "->" + analysisString;if (!analysisString.equals("") dataStringsdataRow4 = "POP,PUSH(" + analysisString+ ")"result += "ttPOP,PUSH(" + analysisString + ")rn" else dataStringsdataRow4 = &q

45、uot;POP"result += "ttPOPrn"if (stacktop = ' ') top-;this.dataRow+; else printStack();dataStringsdataRow1 = tempString;printStr();dataStringsdataRow2 = tempString;System.out.print("出错n");result += " tt错误rn"this.dataRow+;break; while (finish = 0);public Strin

46、g getDataStrings() return dataStrings;public void setDataStrings(String dataStrings) this.dataStrings = dataStrings;public int getDataRow() return dataRow;public void setDataRow(int dataRow) this.dataRow = dataRow;public String getResult() return result;public void setResult(String result) this.resu

47、lt = result;2、界面类package test2;import java.io.BufferedReader;public class LL1SWT protected Shell shell;private Text text;private Text text_1;private Table table;private MessageBox messageBox;private File sourceFile = null;private LL1_Opertion mOpertion;private String Language = new String();private

48、String analysisString = new String();private String result = new String();/* * Launch the application. * * param args */public static void main(String args) try LL1SWT window = new LL1SWT();window.open(); catch (Exception e) e.printStackTrace();/* * Open the window. */public void open() Display disp

49、lay = Display.getDefault();createContents();shell.open();shell.layout();while (!shell.isDisposed() if (!display.readAndDispatch() display.sleep();/* * Create contents of the window. */protected void createContents() shell = new Shell();shell.setSize(570, 565);shell.setText("LL(1)u5206u6790u5668

50、");Menu menu = new Menu(shell, SWT.BAR);shell.setMenuBar(menu);MenuItem menuItem = new MenuItem(menu, SWT.NONE);menuItem.addSelectionListener(new SelectionAdapter() Overridepublic void widgetSelected(SelectionEvent e) try newTextTable(); catch (Exception e2) e2.printStackTrace(););menuItem.setText("u65B0u5EFA");MenuItem menuItem_1 = new MenuItem(menu, SWT.NONE);menuItem_1.addSelectionListener(new SelectionAdapter() Overridepublic void widgetSelected(SelectionEvent e) openFile(););menuItem_1.setText("u6253u