【实验2】-LL文法分析器

1、实验2 LL(1)文法分析实验题目：编写LL(1)文法分析器实验目的：加深对文法分析基本理论的理解，锻炼实现LL(1)文法分析器程序的实践能力。要求：实现基本LL(1)文法的功能。输入文法，能够求出FIRST集、FOLLOW集、预测分析表，同时，输入一串字符，输出分析过程。一.需求分析1问题的提出：语法分析是编译过程的核心部分，其任务是在词法分析识别单词符号串的基础上，分析并判断程序的的语法结构是否符合语法规则。语言的语法结构是用上下文无关文法描述的。因此语法分析器的工作的本质上就是按文法的产生式，识别输入符号串是否为一个句子。对于一个文法，当给出一串符号时，如何知道它是不是该文法的一个句子，

2、这是本设计所要解决的一个问题。2问题解决：其实要知道一串符号是不是该文法的一个句子，只要判断是否能从文法的开始符号出发，推导出这个输入串。语法分析可以分为两类，一类是自上而下的分析法，一类是自下而上的分析法。自上而下的主旨是，对任何输入串，试图用一切可能的办法，从文法开始符号出发，自上而下的为输入串建立一棵语法树。或者说，为输入串寻找一个最左推导，这种分析过程的本质是一种试探过程，是反复使用不同产生式谋求匹配输入串的过程。3解决步骤：在自上而下的分析法中，主要是研究LL(1)分析法。它的解决步骤是，首先接收到用户输入的一个文法，对文法进行检测和处理，消除左递归，得到LL(1)文法，这个文法应该

3、满足：无二义性，无左递归，无左公因子。当文法满足条件后，再分别构造文法每个非终结符的FIRST和FOLLOW集合，然后根据FIRST和FOLLOW集合构造LL（1）分析表，最后利用分析表，根据LL(1)语法分析构造一个分析器。LL（1）的语法分析程序包含三个部分：总控程序，预测分析表函数，先进先出的语法分析栈。二.概要设计1设计原理：所谓LL（1）分析法，就是指从左到右扫描输入串（源程序），同时采用最左推导，且对每次直接推导只需向前看一个输入符号，便可确定当前所应当选择的规则。实现LL（1）分析的程序又称为LL（1）分析程序或LL1（1）分析器。我们知道一个文法要能进行LL（1）分析，那么这个

4、文法应该满足：无二义性，无左递归，无左公因子。当文法满足条件后，再分别构造文法每个非终结符的FIRST和FOLLOW集合，然后根据FIRST和FOLLOW集合构造LL（1）分析表，最后利用分析表，根据LL(1)语法分析构造一个分析器。LL（1）的语法分析程序包含了三个部分，总控程序，预测分析表函数，先进先出的语法分析栈，本程序也是采用了同样的方法进行语法分析，该程序采用C+语言来编写，其逻辑结构图如下：LL（1）预测分析程序的总控程序在任何时候都是按STACK栈顶符号X和当前的输入符号a做哪种过程的。对于任何（X，a），总控程序每次都执行下述三种可能的动作之一：（）若X = a =#，则宣布分

5、析成功，停止分析过程。（）若X = a #，则把X从STACK栈顶弹出，让a指向下一个输入符号。（）若X是一个非终结符，则查看预测分析表M。若MA，a中存放着关于X的一个产生式，那么，首先把X弹出STACK栈顶，然后，把产生式的右部符号串按反序一一弹出STACK栈（若右部符号为，则不推什么东西进STACK栈）。若MA，a中存放着“出错标志”，则调用出错诊断程序ERROR。事实上，LL（1）的分析是根据文法构造的，它反映了相应文法所定义的语言的固定特征，因此在LL（1）分析器中，实际上是以LL（1）分析表代替相应方法来进行分析的。2构造LL(1)分析表考查文法GE：EE+T | TTT*F |

6、FF( E ) | i | x | y我们容易看出此文法没有左公因子也没有二义性，但却存在两个直接左递归，这里我们利用引入新非终结符的方法来消除它使方法满足要求，即：对形如：UUx|y的产生式（其中x,y V+ ，y不以U开头），引入一个新的非终结符U后，可以等价地改写成为：UyUUx U|显然改写后，U和U都不是左递归的非终结符。因此文法GE按上述方法消去左递归后可等价地写成：ETPP+TP | TFQQ*FQ | F( E ) | i | x | y在构造LL(1)预测分析表之前，首先要构造该文法的每个非终结符的FIRST和FOLLOW集合，按照下面描述的算法来构造这两个集合。FIRST集

7、合的构造算法：（1）若XVT，则FIRST（X）=X。（2）若XVN，且有产生式Xa，则把a加入到FIRST(X)中；若X也是一条产生式，则把也加到FIRST(X)中。（3）若XY是一个产生式且YVN，则把FIRST(Y)中的所有非-元素都加到FIRST(X)中；若XY1Y2Yk是一个产生式，Y1，Yi-1都是非终结符，而且，对于任何j，1ji-1，FIRST(Yj)都含有（即Y1Yi-1* ），则把FIRST(Yj)中的所有非-元素都加到FIRST(X)中；特别是，若所有的FIRST(Yj)均含有，j=1,2,，k，则把加到FIRST(X)中。连续使用上面的规则，直至每个集合FIRST不再增

8、大为止。FOLLOW集合的构造算法：（1）对于文法的开始符号S，置#于FOLLOW(S)中；（2）若AB是一个产生式，则把FIRST()| 加至FOLLOW(B)中；（3）若AB是一个产生式，或AB是一个产生式而 （即FIRST()），则把FOLLOW(A)加至FOLLOW(B)中。连续使用上面的规则，直至每个集合FOLLOW不再增大为止。根据以上描述的算法，可以构造文法GE的FIRST和FOLLOW集合如下： FIRST(E) = ( , i，x，y FOLLOW(E) = ) , # FIRST(P) = + , FOLLOW(P) = ) , # FIRST(T) = ( , i，x，y

9、 FOLLOW(T) = + , ) , # FIRST(Q) = * , FOLLOW(Q) = + , ) , # FIRST(F) = ( , i，x，y FOLLOW(F) = * , + , ) , # 现在来构造GE的LL（1）预测分析表。预测分析表MA, a是如下形式的一个矩阵。A为非终结符，a是终结符或#。矩阵元素 MA, a中存放这一条关于A的产生式，指出当A面临输入符号a是所应采用的规则。MA, a也可能存放一条“出错标志”，指出当A根本不该面临输入符号a。文法GE的LL(1) 预测分析表如下： i+xy*() #EETPERRORETPETPERRORETPERROR E

10、RRORPERRORE+TPERRORERRORERRORERRORP PTTFQERRORTFQTFQERRORTFQERROR ERRORQERRORQERRORERRORQ*FQERRORQ QFFiERRORFxFyERRORF（E）ERROR ERROR其中，E、P 、T、Q、F为方法GE的非终结符，i、+、x、y、*、(、)，为方法GE的终结符，值得注意的是，“”不管有没有产生式，我们在构造分析表时都不能省去。3.利用分析表进行预测分析的步骤对于这个文法，假设输入串为i*i+i，利用分析表进行预测分析的步骤为：步骤 符号栈 输入串 所用产生式 0 #E i*i+i#1 #PT i*i+i# ETP 2 #PQF i*i+i# TFQ 3 #PQi i*i+i# Fi 4