2026年计算机2025年《编译原理》模拟试卷

计算机2025年《编译原理》模拟试卷考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.下列哪一项不属于编译器的四个主要阶段？A.词法分析B.语法分析C.代码优化D.机器代码生成2.能识别字符串`a*b+c*`的正则表达式是？A.a*b+c*B.a*|b+c*C.(a*b)+c*D.a*(b+c)*3.有限自动机（FA）主要用于解决什么问题？A.文法分析B.语义检查C.词法单元识别D.代码优化4.下列文法中，哪个是LL(1)文法？A.E->E+E|E*E|(E)|idB.E->E+E|E*E|idC.E->E+E|E*id|idD.E->E+E|E*E|id|E$5.在算符优先文法中，用于判断一个文法是否是算符优先文法的条件之一是？A.必须是LL(1)文法B.必须是LR(1)文法C.每个终结符都必须在优先关系表中出现D.必须没有歧义6.SLR(1)分析器与LALR(1)分析器的区别在于？A.SLR使用预测分析表，LALR使用分析栈B.SLR通常比LALR更通用C.SLR分析器生成的代码比LALR更优D.LALR分析器只能分析LL(1)文法，而SLR可以分析更广泛的文法7.下列哪一项不是属性文法的类型？A.综合属性B.继承属性C.语法属性D.纯属性8.中间代码的常用表示形式不包括？A.三地址码B.后缀表达式C.虚拟机指令D.目标机器汇编代码9.代码优化中，“公共子表达式消除”属于哪一类优化？A.语义无关优化B.语句级优化C.循环级优化D.目标代码级优化10.符号表通常在编译器的哪个阶段被大量使用？A.词法分析阶段B.语法分析阶段C.语义分析阶段D.代码生成阶段二、填空题（每空2分，共20分）1.编译器将源程序翻译成目标程序的过程通常分为词法分析、语法分析、______、代码优化和目标代码生成五个主要阶段。2.正则表达式`a*(b|c)*`能识别的字符串中，`a`的数量必须______，`b`和`c`可以任意组合出现。3.构造确定有限自动机（DFA）的过程通常包括将正则表达式转换为______，再将正规式表达式转换到DFA。4.对于文法`S->AB`,`A->a`,`B->b`，其派生树的高度（即产生式的嵌套层数）最大为______。5.在LR分析中，`action`表示遇到下一个输入符号时进行的操作，可能是`shift`、`reduce`、`accept`或______。6.如果一个文法的每个非终结符都只在一个产生式的右边出现一次，并且其后续符号都是终结符，则称该文法是______文法。7.属性文法中，定义在产生式左部非终结符上的属性称为______属性，定义在产生式右部符号上的属性称为继承属性。8.三地址码是一种常用的中间代码形式，其特点是每个语句最多包含______个操作数。9.代码优化技术按其应用范围可分为语句级优化、______优化和程序级优化。10.目标代码生成阶段的主要任务是将中间代码转换为特定目标机器的______。三、简答题（每题5分，共15分）1.简述词法分析器的主要任务及其输出形式。2.解释什么是文法的歧义性，并举例说明。3.比较并说明移进-归约分析（如SLR分析）与预测分析（如LL分析）的主要区别。四、计算题（共25分）1.（10分）给定正则表达式`a*(b(a|c)+)*d`，请构造一个确定有限自动机（DFA）来识别该正则表达式所描述的语言。要求给出状态转换图（文字描述即可，无需图形符号）。2.（15分）给定文法G：S->ES'|εS'->+ES'|εE->id其中，id为标识符。请：（1）判断该文法是否是LL(1)文法？（4分）（2）如果是LL(1)文法，为其设计LL(1)预测分析表。（11分）（3）如果不是LL(1)文法，请说明理由，并尝试修改文法使其变为LL(1)文法，并说明修改方法。（如果原文法是LL(1)文法，则跳过此问）五、编程题（共20分）（假设你正在使用Lex和Yacc工具为C语言源代码构造一个简单的C语言预处理器。请编写Lex规则和Yacc规则片段，实现以下功能：）1.（10分）词法分析器（Lex部分）需要识别两个特殊的预处理指令：`#define`和`#include<file>`。对于`#define`，将后面的标识符视为宏名；对于`#include<file>`，将`<file>`中的内容视为要包含的头文件名。请给出相应的Lex规则。2.（10分）语法分析器（Yacc部分）需要能够处理上述两种预处理指令。当遇到`#define`时，输出宏定义信息；当遇到`#include<file>`时，输出包含头文件信息。请给出相应的Yacc规则片段（包括必要的动作代码）。---试卷答案一、选择题1.D2.C3.C4.A5.C6.B7.D8.D9.B10.C二、填空题1.语义分析2.等于零或更多3.等价式4.35.reduce6.纯7.综合或左部8.三9.循环10.机器代码三、简答题1.任务：词法分析器的主要任务是将源代码文本流中无意义的字符序列（如空格、注释）去除，将具有相同语义的字符序列组合成有意义的词法单元（或称为记号），如关键字、标识符、常量、运算符等，并通常为每个词法单元生成一个代码标签（token）。输出形式：词法分析器的输出通常是一系列的词法单元（token）及其对应的属性（如代码标签、字符串值、数值等），可以是一个符号串，也可以是直接传递给下一阶段的内部表示。2.歧义性：文法的歧义性是指一个文法能够产生一个句子（字符串）的两种或多种不同的派生树（或推导）。举例：文法G1:E->E+E|E*E|id。该文法对句子"E+E*E"存在歧义，可以推导出两种不同的结构：（E+E）*E和E+(E*E)。3.区别：*分析策略：预测分析（如LL分析）从左到右扫描输入，基于当前符号和预测分析表决定下一步动作；移进-归约分析（如SLR分析）同时使用输入符号和栈顶符号（或状态）来确定动作，既可以移进也可以归约。*文法限制：LL分析要求文法是LL(1)的；SLR分析可以分析更广泛的文法（SLR(1)文法），对文法限制较少。*实现复杂度：LL分析通常实现简单；SLR分析需要生成分析表，相对复杂。四、计算题1.DFA构造（文字描述）：*状态：S0(开始/接受),S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7(接受)。*开始状态：S0。*接受状态：S7。*转换函数：*在S0：*读'a'：转到S1。*读'b'：转到S2。*读'c'：转到S2。*读其他（假设为'ε'，表示空串）：转到S0（接受空串）。*在S1：*读'a'：转到S1。*读'b'：转到S3。*读'c'：转到S4。*读其他：转到S0。*在S2：*读'a'：转到S1。*读'b'：转到S3。*读'c'：转到S4。*读'('：转到S5。*读其他：转到S0。*在S3：*读'a'：转到S1。*读'b'：转到S3。*读'c'：转到S4。*读'+'：转到S2。*读')'：转到S6。*读其他：转到S0。*在S4：*读'a'：转到S1。*读'b'：转到S3。*读'c'：转到S4。*读'+'：转到S2。*读')'：转到S6。*读其他：转到S0。*在S5：*读'a'：转到S1。*读'b'：转到S3。*读'c'：转到S4。*读'('：转到S5（匹配嵌套）。*读')'：转到S7（接受）。*读其他：转到S0。*在S6：*读'a'：转到S1。*读'b'：转到S3。*读'c'：转到S4。*读'*'：转到S2。*读')'：转到S7（接受）。*读其他：转到S0。*注释：此DFA识别的语言是形如a*b+c*的字符串，其中a的数量可以是0个或多个，b和c可以任意组合出现在a的后面，且字符串必须以')'结束（对应于原始正则表达式中的b(a|c)+*d的部分，忽略d）。2.文法分析：（1）判断是否LL(1)：*终结符集合T={+,id}。非终结符集合N={S,S'}。*计算FIRST集：FIRST(S)={id}。FIRST(S')={+,ε}。FIRST(E)={id}。*计算FOLLOW集：FOLLOW(S)={$}。FOLLOW(S')={+,$}。FOLLOW(E)=FOLLOW(S')={+,$}。*检查文法规则是否满足LL(1)条件：*规则S->ES'：FIRST(E)={id}，FIRST(S')={+,ε}。因为id∩{+,ε}=∩≠∅且ε∈FIRST(S')，所以有冲突（当输入首字符为id时，无法确定使用S->ES'还是S'->+ES'）。*规则S'->+ES'：FIRST(+ES')=FIRST({+})∪FIRST(ES')={+}∪(FIRST(E)∩FIRST(S'))={+}∪({id}∩{+,ε})={+}∪∅={+}。FOLLOW(S')={+,$}。因为+∈FOLLOW(S')，所以有冲突（当输入首字符为+时，无法确定使用S'->+ES'还是S'->ε）。*结论：该文法不是LL(1)文法。（2）预测分析表（假设是LL(1)的，此处无法设计，仅为说明）：需要为每个非终结符和对应的终结符组合确定唯一的产生式。由于存在冲突，无法生成完整的LL(1)预测分析表。（3）修改文法：*修改方法：消除S'->+ES'中的直接左递归，并消除冲突。*修改后文法G'：S->ES''|εS''->+ES''|εE->id*验证：*FIRST(S)={id,ε}。FIRST(S'')={+,ε}。*FOLLOW(S)={$}。FOLLOW(S'')=FOLLOW(S)={$}。*检查规则：*S->ES''：FIRST(E)={id}，FIRST(S'')={+,ε}。id∩{+,ε}=∩≠∅且ε∈FIRST(S'')，仍然有冲突（输入首字符为id时）。*S->ε：FOLLOW(S)={$}，满足。*S''->+ES''：FIRST(+ES'')={+}∪FIRST(ES'')={+}∪(FIRST(E)∩FIRST(S''))={+}∪({id}∩{+,ε})={+}∪∅={+}。FOLLOW(S'')={$}。因为+∈FOLLOW(S'')，所以有冲突（输入首字符为+时）。*进一步修改：需要使用消除左递归和解决FIRST/FOLLOW冲突的通用方法。例如，可以改写为：S->ES'|εS'->+ES'|ε等价于：S->ES'|εS'->+ES'|ε使用替代：S->ES'0|εS'0->+ES'0|ε消除S'0的左递归：S'0->+ES'1S'1->S'0|ε合并回S'：S'->+ES'(原名S')|ε(原名S'0)最终文法G''：S->ES'|εS'->+ES'|ε验证G''：FIRST(S)={id,ε}。FIRST(S')={+,ε}。FOLLOW(S)={$}。FOLLOW(S')={$}。*S->ES''：FIRST(E)={id}，FIRST(S'')={+,ε}。id∩{+,ε}=∩≠∅且ε∈FIRST(S'')，仍然有冲突（输入首字符为id时）。*S->ε：FOLLOW(S)={$}，满足。*S'->+ES''：FIRST(+ES'')={+}∪FIRST(ES'')={+}∪(FIRST(E)∩FIRST(S''))={+}∪({id}∩{+,ε})={+}∪∅={+}。FOLLOW(S'')={$}。因为+∈FOLLOW(S'')，所以有冲突（输入首字符为+时）。*解决冲突：需要引入新的非终结符或使用文法生成器工具处理。例如，使用Yacc或Bison通常能自动处理这类问题，生成LL(1)或更通用的LR文法。手动修改可能需要更复杂的转换。此处假设目标是消除左递归，得到G''。五、编程题1.Lex规则片段：%{/*预处理指令处理*/%}%xPREPROCESSOR%xDEFINE%xINCLUDE"define"{BEGIN(DEFINE);}"include"<"{BEGIN(INCLUDE);yytext[1]=0;/*移除'<'*/}/*进入INCLUDE状态，并处理'<'*/}\n{if(yystate==PREPROCESSOR)returnNEWLINE;/*如果在PREPROCESSOR状态遇到换行，返回NEWLINE*/elsereturnyytext[0];}/*否则返回普通换行符*/.{if(yystate==DEFINE){/*在DEFINE状态*//*检查是否为标识符*/if(isalpha(yytext[0])){/*假设宏名存储在宏名缓冲区macro_name*//*宏名=yytext;*/returnMACRO_NAME;/*返回宏名token*/}else{/*错误处理*/fprintf(stderr,"Error:Invalidmacronameafter'#define'\n");exit(1);}}elseif(yystate==INCLUDE){/*在INCLUDE状态*/if(yytext[0]=='>'){/*处理'>'，完成文件名*/yytext[0]=0;/*移除'>'*/returnINCLUDE_FILE;/*返回包含文件token*/BEGIN(PREPROCESSOR);/*可能需要切换回普通状态*/}elseif(isalnum(yytext[0])||yytext[0]=='_'){/*处理文件名部分*//*文件名缓冲区=yytext;*/returnIDENTIFIER;/*暂时视为标识符，后续处理*/}else{/*错误处理*/fprintf(stderr,"Error:Invalidfilenamein'#include<...>'\n");exit(1);}}else{/*普通状态*/returnyytext[0];}}<PREPROCESSOR>\n{BEGIN(INIT);returnNEWLINE;}/*遇到换行，退出预处理状态*/<PREPROCESSOR>.{returnyytext[0];}/*普通状态下的字符*/<DEFINE>.{returnyytext[0];}/*在宏名内处理字符*/<INCLUDE>\n{BEGIN(PREPROCESSOR);returnNEWLINE;}/*在文件名内遇到换行，退出状态*/<INCLUDE>.{returnyytext[0];}/*在文件名内处理字符*//*定义token名称*/%tokenNEWLINEMACRO_NAMEINCLUDE_FILEIDENTIFIER/*可能需要定义更多token*/%{/*程序主体*/%}/*状态定义*/%sPREPROCESSOR%sDEFINE%sINCLUDE注释：此片段展示了如何使用Lex识别"#define"和"#include<file>"。它使用了状态（%x）来处理复杂的词法单元。对于"#define"，它识别后面的标识符作为宏名；对于"#include<file>"，它识别"<"进入特殊状态，然后读取字母数字字符作为文件名，直到遇到">"结束。错误处理也包含在内。实际代码可能需要更多细节，如宏名存储、文件名存储和错误码定义。2.Yacc规则片段：%{/*预处理指令处理辅助函数*/voidhandle_define(constchar*name){/*处理宏定义，例如：printf("Definingmacro%s\n",name);*/}voidhandle_include(constchar*filename){/*处理包含文件，例如：printf("Includingfile%s\n",filename);*/}%}/*token定