编译原理实验全集Word格式.docx
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实验1、2要求独立完成。
实验3、实验4的实现代码（VC++工程）均已调试成功，打包在目录中（lab3,lab4）。
希望认真学习的同学多看看。
由于时间关系，许多地方还没来得及做好，本手册的内容可能比较繁琐。
欢迎大家提出问题和意见。
时间比较紧的同学也请关注每个实验末尾的实验报告要求。
期末实验占10分。
实验1词法分析
1.1.目的
构造词法分析器，熟悉编译程序词法分析过程。
掌握LEX自动生成工具的使用。
1.2.内容
从本实验开始，用C语言实现一个编译系统。
词法分析是其第一步。
采用Lex工具自动生成大大简化了其中的内容。
因此本实验的重心并不在如何操作，而是在于怎样编写Lex源程序。
而要编写Lex源程序，首先要定义源语言，即该编译系统所实现的语言。
这里作为例子，我们以C++为基础，采用其部分单词，因此不妨将我们定义的这种语言称之为MiniC++。
1.3.知识
Lex是一个词法分析器的自动构造工具。
相关资料较多。
1.4.步骤
1、在编写LEX源程序前，首先要定义一种高级语言。
找出其中所有单词。
并进行编码。
高级语言可以是已经存在的一种语言，如，C,Pascal,Basic。
也可以是自己构造的一种语言。
当然，考虑到后续实现的难度，可以简化许多内容。
如不考虑数组，不考虑For循环等。
将定义好的单词编码用一个表表达出来。
如我们这里的MiniC++的单词定义如下：
保留字
内部编码
运算符号
其他符号
内部编码
if
1
+
8
（
19
else
2
-
9
）
20
while
3
*
10
;
21
cout
4
/
11
{
22
cin
5
**
12
}
23
>
（输入）
6
==
13
=
24
<
（输出）
7
14
数字
25
15
标识符
26
16
27
17
var
28
18
说明：
（1）由于只允许数字，所以不作变量类型。
所有类型都是var。
（2）单词编码无任何约束，只要方便可行。
要知道，我们构造的是一个独立的自包含的系统。
所有的东西都是我们自己定义的。
而编码只是便于机器内部识别。
只要后面的语法分析，语义分析都按这个编码即可。
2、将flex.rar展开在一个目录中，如E:
\flex。
3、根据上述单词编码编写LEX源程序。
LEX源程序是纯文本文件，任何文本编辑器均具备这一功能（如用记事本打开即可）。
保存时文件名任取。
这里假设命名为LexDemo.txt。
为后续操作简便，将该文件保存在E:
\flex子目录中。
4、编译LEX源程序。
生成lexyy.c。
5、使用C语言环境打开lexyy.c。
编译运行，最终生成lexyy.exe。
根据我们现有的情况，可以使用三种方案，任选其一。
（建议使用命令行工具，实际上更简单。
）
（1）使用VC建立一个工程（Project），将lexyy.c加入到该工程。
实际上，最好拷贝lexyy.c到相应的目录。
然后编译，产生的lexyy.exe文件在该工程目录下的Debug子目录中。
（2）使用VC的命令行工具。
格式为：
VC的安装路径>
\bin\CLlexyy.c
如：
VC安装在D:
\”ProgramFiles”下。
则命令为：
D:
\"
ProgramFiles"
MicrosoftVisualStudio"
\VC98\Bin\CLlexyy.c
（3）使用TC命令行工具。
<
TC的安装路径>
\bin\TCClexyy.c
\TC20\bin\TCClexyy.c
6、写一段该语言测试代码进行测试。
如：
While（i<
2）
{Cout<
10;
}
则输出序列为：
3,0
19,0
15,0
……
7、根据单词编码序列对照上面的表进行验证。
（1）每个单词对应一对数，第一个数为其编码。
第二个数为该单词的附加属性。
如无该属性则置0。
（2）如单词为标识符，其属性应该为符号表的入口地址。
但考虑到学词法分析时，还不熟悉符号表的机制，因而暂时也置0
1.5.问题及解答
1、涉及到命令行操作，考虑到仍有许多同学对DOS命令不熟悉。
希望自行加强。
2、如采用VisualC++编译，则先要建一个工程，将lexyy.c加入。
3、如果采用TC编译，则建议用TCC命令行工具。
4、由于LEX只能处理单字节的字符，请在LEX源程序中千万不要用中文注释。
保存时一定要看清楚类型，必须是ANSI类型。
1.6.实验报告要求
1、目的
2、内容
（1）单词及编码定义（设计一种高级语言（或子集）的单词其编码，见前面的表）
（2）部分LEX代码
（3）测试（写出两个测试句子：
所有单词正确，含有错误单词的句子）
3、总结（心得）
实验2自顶向下的语法分析
2.1.目的
在词法分析的基础上，熟悉自顶向下的语法分析方法。
体验递归程序的特点。
实现界面和业务逻辑代码分离。
实现异种平台的访问。
培养初步的软件架构的观念。
培养软件设计及编程能力。
2.2.知识
2.2.1终结符、非终结符及产生式
所有的组成最终句子的单词即为终结符。
非终结符代表的是我们观念上的语法范畴。
如主语。
谓语，名词等。
在高级语言中，语法范畴包括程序、说明语句、可执行语句、IF结构、关系表达式、算术表达式等等。
2.2.2语法及语义分析
语法分析只要求验证某个句子是否符合某个文法。
关注的是结构。
而语义关注的是句子的含义。
计算机本身无生命，无所谓真正地理解句子的含义。
我们所期望的计算机执行相应的语义是指：
当计算机程序扫描到某个句子后，所执行的操作恰好符合这个句子所表达的意思。
如扫描到一个“3+2”这样一个字符串。
自动地把结果5算出来。
而在语法分析中，所作的仅仅是判别这个句子的结构是否合法。
并不执行计算。
2.2.3FIRST集与FOLLOW集
所谓FIRST集，本质上就是第一个可能出现的符号构成的集合。
这个是可以由产生式本身得到的。
因为任何句子都是由该文法的产生式推出来的。
2.2.4关于递归下降子程序的编写
规则（请注意规则和下面的颜色对应关系）：
（1）文法中的每个非终结符对应一个过程（函数）。
（2）若某个非终结符有多个产生式候选，则根据当前输入符是否在某个候选的Select集选择。
每个候选对应一个if分支。
（3）选择好候选之后，对产生式候选的右部的符号由左到右依次处理。
1若为终结符。
则将该符号和当前输入符号进行判等操作。
若相等，继续。
否则转③
2若为非终结符，则调用该非终结符所对应的过程。
3若当前扫描的符号为当前候选的第一个符号，且当前产生式有ε候选.则不作出错处理。
否则均出错处理。
例1：
S（S）|a
charstr[];
…//待检查的串
intip;
//扫描指针
voidS（）{//只有一个非终结符S
if（str[ip]==’（‘）{//处理S（S）候选
ip++;
S（）;
if（str[ip]==’）’）ip++;
elseerror（）;
elseif（str[ip]==’a’）{//处理Sa候选
ip++;
}else//对应第1符号
error（）;
//但无ε候选项，必须出错。
例2：
S（S）|ε
if（str[ip]==’（‘）{
//不是第1个符号，出错。
elseif（str[ip]==’a’）{
}//不作出错处理。
需要注意的是，本例比较的是字符。
而本实验中用的是符号（单词）编码，是经过词法分析后的编码。
也就是后面定义的token数组相当于本例的str。
这点变通能力希望大家有。
关于这三条规则的具体运用，可看模板代码。
实现了两个非终结符，其余的需要同学们自己去实现。
2.3.
内容
2.3.1.文法的设计
本实验的目标是实现一个文本计算器的语法检验。
要实现实数的加、减、乘、除、乘方几种运算。
这几种运算构成了三种优先级。
因此文法的表达和课堂上不一样。
根据需要设计所有的非终结符。
可以以产生式为核心。
在设计的过程中逐步引入非终结符。
E>
→<
L>
A>
→+<
→-<
→ε
->
M>
B>
*<
/<
N>
C>
→**<
→“（“<
“）”//此括号非彼括号，故用引号括起来。
→$num//经过词法分析，数字被认为是终结符。
→ε
非终结符定义
符号
定义
算术表达式
消除左递归的算术子表达式
优先级为3的子项
消除左递归且优先级为3的子项
优先级为2的子项
消除左递归且优先级为2的子项
优先级为1的子项
优先级的编号越小，其运算（归约）的次序先。
2.3.2.基于LEX自动构造器地词法分析程序的重构（任选）
对于大型编译系统而言，往往存在多遍扫描的可能性。
将词法分析程序构造成独立的过程有很大的好处。
但对于我们这个小型的文本计算器而言。
将词法分析构造成依附于语法分析的子过程可能更加合理。
因此我们需要对词法分析程序进行重构。
本实验只要求实现表达式的求值。
因此，只需要使用原来集合的部分单词。
对词法分析程序进行重构，使之成为语法分析程序的子程序。
通过全局变量的方式加工数据，输入表达式串，输出编码及属性序列，分别存放在两个全局的整型数组中。
因此需要作如下变更：
（1）单词的编码在语法分析和词法分析中都需要，因而同一集中在一个头文件token.h中。
以后，无论是词法、语法、语义分析，均用这套编码。
以下是部分语句：
#ifndefTOKEN
/*终结符定义*/
#define$add20/*+*/
#d
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