编译原理课程设计实验报告 川大张兵Word文件下载.docx

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语法分析采用递归下降方法的程序结构：

本程序采用面向对象的思想编写，使用C语言实现，程序分为两部分：

词法分析（scan）和语法分析（parse），分别将两个处理阶段写在两个函数中，分别是scan（）和parse（），两个函数分别完成词法分析和语法分析的任务。

scan（）函数主要的工作是检查注释是否合法、词法分析获取token。

parse（）函数的主要工作是根据scan（）词法分析之后的token进行语法分析，生成语法树，最后并输出语法树。

2.2程序流程

递归下降方法的程序流程图

2.3词法分析

2.3.1代码结构分析

词法分析阶段的代码写在一个函数中——scan（）。

main函数读取程序数据，将其存储在一个二维数组中，调用函数zhushierror（），确定程序是否存在注释错误，注释的错误主要是注释的符号不匹配。

如果不存在注释错误，则调用scan（）函数进行词法分析，否则报错。

词法分析是对输入的数据一个字符一个字符的分析，将所分析出来的token存储在一个vector数组中，方便后面语法分析时调用。

词法分析没有什么错误限制，基本不会报错。

所以在分析的同时，就会将所分析出的token输出

2.3.2token定义和类型

token结构体定义如下：

structtoken//token结构体

{

Tokentypetokentype;

//token类型

chartokenstring[1100];

//token串

intlineno;

//token行号

};

token类型：

//定义的Token的类型（29种），分别对应于else、if、int、return、void、while、

//+、-、*、/、<

、<

=、>

、>

=、==、

/////!

=、=、;

、,、（、）、[、]、{、}、num、id、错误、结束

typedefenum

elsee=1,iff,intt,returnn,voidd,whilee,xiaoyudengyu,dayudengyu,dengyudengyu,budengyu,//10

jia,jian,cheng,chu,dayu,xiaoyu,dengyu,fenhao,douhao,zuokuohao,youkuohao,zuozhongkuohao,//22

youzhongkuohao,zuohuakuohao,youhuakuohao,num,id,error,end//29

}Tokentype;

2.3.3DNF分析

词法分析的DFA描述：

词法分析的DFA如下所示，一共分为5个状态：

START、INNUM、INID、INDBSYM、DONE。

状态START表示开始状态，状态INNUM表示数字类型（NUM）Token的状态，状态INID表示字符串类型Token的状态（如关键字和一般的标示符），状态INDBSYM表示双目运算符型Token的状态（如<

=、!

=、==），状态DONE表示接收状态。

2.4语法分析

2.4.1代码结构分析

语法分析阶段的代码中，每一条文法都有相对应的函数，通过函数之间的递归调用来达到语法分析的目的。

语法分析的过程主要是：

在语法分析之前进行词法分析，然后通过递归向下分析法根据C-语言的文法进行语法分析，并生成语法树，最后打印语法树。

下面是语法分析所用到的全局变量和函数的声明：

tokencurrenttoken;

//当前token

tokenlasttoken;

//上一个token

inttokenxb=0;

//token下标

intblank=0;

//先行空格

voidgettoken（）;

//得到token

voidparseerror（）;

//输出错误

voidmatch（Tokentypett）;

//匹配

treenode*compound_stmt（）;

//函数声明

voidprintspace（intn）;

//打印空格

voidprinttree（treenode*t）;

//打印语法分析树

treenode*newnode（Nodekindkind）;

//创建新节点

treenode*args（）;

treenode*call（treenode*k）;

//函数调用

treenode*factor（treenode*k）;

treenode*term（treenode*k）;

treenode*additive_expression（treenode*k）;

//加成的表达式

treenode*simple_expression（treenode*k）;

//简单表达式

treenode*varr（）;

treenode*expression（）;

treenode*expression_stmt（）;

//表达式声明

treenode*return_stmt（）;

//返回式声明

treenode*iteration_stmt（）;

//while声明

treenode*selection_stmt（）;

//if声明

treenode*statement（）;

//复合语句后者种类

treenode*statement_list（）;

//复合语句体后者

treenode*local_declaration（）;

//复合语句体前者

treenode*param（treenode*k）;

//函参

treenode*param_list（treenode*k）;

//函参列表

//函数内容，复合语句

treenode*params（）;

//函数参数

treenode*declaration（）;

treenode*declaration_list（）;

//多个函数列表

treenode*parse（）;

//语法分析

2.4.2节点定义和类型

节点定义：

structtreenode//树节点结构体

treenode*child;

//子节点

treenode*brother;

//兄弟节点

//所在行

Nodekindnodekind;

//节点类型

charnodestring[1100];

//节点类型所代表的字符串，用于语法树打印

节点类型：

//19种节点类型，分别表示int、id、void、数值、变量声明、数组声明、函数声明、

//函数声明参数列表、函数声明参数、复合语句体、if、while、return、赋值、运算、

//数组元素、函数调用、函数调用参数列表、未知节点

ints,ids,voids,nums,var,shuzu,hanshu,hancanlist,hancan,fuheyuju,ifs,whiles,returns,

fuzhi,yunsuan,shuzuyuansu,hanshudiaoyong,hanshudiaoyongcanlist,unknown

}Nodekind;

//节点种类

2.4.3递归下降语法分析

2.4.3.1C-语法

program→declaration-list

declaration_list→declaration{declaration}

declaration→var-declaration|fun-declaration

var_declaration→type-specifierID;

|type-specifierID[NUM];

type-specifier→int|void

fun-declatation→type-specifierID（params）|compound-stmt

params→param_list|void

param_list→param{,param}

param→type-specifierID{[]}

compound-stmt→{local-declarationstatement-list}

local-declarations→empty{var-declaration}

statement-list→{statement}

statement→expression-stmt|compound-stmt|selection-stmt|iteration-stmt|return-stmt

expression-stmt→[expression];

selection-stmt→if（expression）statement[elsestatement]

iteration-stmt→while（expression）statement

return-stmt→return[expression];

expression→var=expression|simple-expression

relop→<

=|<

|>

=|==|!

=

var→ID|ID[expression]

simple-expression－>

additive-expression{relopadditive-expression}

additive-expression→term{addopterm}

addop→+|-

term→factor{mulopfactor}

mulop→*|/

factor→（expression）|var|call|NUM

call→ID（args）

args→arg-list|empty

arg-list→expression{,expression}

2.4.3.2递归下降语法分析过程

以下表格列出了根据上文中的C-文法使用递归向下分析方法分析程序的过程，在代码部分只列出了函数名，具体函数见源代码。

待分析文法

分析函数

treeNode*parse（）

分析

说明C-语言编写的程序由一组声名序列组成。

parse（void）函数使用递归向下分析方法直接调用declaration_list（）函数，并返回树节点

代码

treenode*parse（）

treenode*declaration_list（）

declaration_list（void）函数使用递归向下分析方法直接调用declaration（）函数，并返回树节点

treenode*declaration（）

说明C-语言的声明分为变量声明和函数声明。

declaration（void）函数并不是直接调用var-declaration或fun-declaration文法所对应的函数，令其返回节点，实际上程序并没有为var-declaration和fun-declaration文法定义函数，而是在declaration（void）函数中，通过求First集合的方式先确定是变量定义还是函数定义，然后分别根据探测的结果生成变量声明节点（Var_DeclK）或函数声明节点（FunK）。

所以var-declaration和fun-declaration文法在declaration→var-declaration|fun-declaration文法中就都已经分析了

treenode*params（）

说明函数参数列表要么是void，要么是多个参数组成。

params（void）函数先判断第一个是void还是int，如果是int说明是由param_list组成，则调用param_list（TreeNode*k）函数递归向下分析；

如果是void说明可能是void型的参数，也可能参数就是void，所以再求其Follow集合，如果集合求出来是右括号，则说明参数就是void，于是新建一个VoidK节点就行；

如果集合求出来不是右括号则说明是void型的参数，然后再调用param_list（TreeNode*k）函数递归向下分析，并将已经取出VoidK节点传递给param_list（TreeNode*k）函数

treenode*param_list（treenode*k）

说明参数列表由param序列组成，并由逗号隔开。

param_list（TreeNode*k）函数使用递归向下分析方法直接调用param（TreeNode*k）函数，并返回树节点

treenode*param（treenode*k）

说明参数由int或void、标示符组成，最后可能有中括号表示数组。

param（TreeNode*k）函数根据探测先行Token是int还是void而新建IntK或VoidK节点作为其第一个子节点，然后新建IdK节点作为其第二个子节点，最后探测Follow集合，是否是中括号，而确定是否再新建第三个子节点表示数组类型

treenode*compound_stmt（）

说明复合语句由用花括号围起来的一组声明和语句组成。

compound_stmt（void）函数使用递归向下分析方法直接调用local_declaration（）函数和statement_list（）函数，并根据返回的树节点作为其第一个子节点和第二个子节点

treenode*local_declaration（）

说明局部变量声明要么是空，要么由许多变量声明序列组成。

local_declaration（void）函数通过判断先行的Token是否是int或void便可知道局部变量声明是否为空，如果不为空，则新建一个变量定义节点（Var_DeclK）

treenode*statement_list（）

说明由语句列表由0到多个statement组成。

statement_list（void）函数通过判断先行Token类型是否为statement的First集合确定后面是否是一个statement，如果是，则使用递归向下分析方法直接调用statement（）函数

treenode*statement（）

说明statement由表达式或复合语句或if语句或while语句或return语句构成。

statement（void）函数通过判断先行Token类型确定到底是哪一种类型。

如果是IF则是if语句类型，如果是WHILE，则是while语句类型，如果是RETURN，则是return语句类型，如果是左大括号，则是复合语句类型，如果是ID、SEMI、LPAREN、NUM，则是表达式语句类型

treenode*expression_stmt（）

说明表达式语句有一个可选的且后面跟着分号的表达式。

expression_stmt（void）函数通过判断先行Token类型是否为分号，如果不是则直接调用函数expression（）

treenode*selection_stmt（）

selection_stmt（void）函数直接调用expression（）函数和statement（）函数分别得到其第一个和第二个子节点，然后通过判断先行Token类型是否为ELSE，如果是则直接调用statement（）函数得到其第三个子节点

treenode*iteration_stmt（）

iteration_stmt（void）函数直接调用expression（）函数和statement（）函数分别得到其第一个和第二个子节点

treenode*return_stmt（）

return_stmt（void）函数通过判断先行Token类型是否为分号，如果不是则直接调用函数expression（）得到其子节点

treenode*expression（）

expression（void）函数通过判断先行Token类型是否为ID，如果不是说明只能是simple_expression情况，则调用simple_expression（TreeNode*k）函数递归向下分析；

如果是ID说明可能是赋值语句，或simple_expression中的var和call类型的情况，所以再求其Follow集合，如果集合求出来是赋值类型的Token，则说明是赋值语句，于是新建一个AssignK节点就行；

如果集合求出来不是赋值类型的Token则说明是simple_expression中的var和call类型的情况，然后再调用simple_expression（TreeNode*k）函数递归向下分析，并将已经取出IdK节点传递给simple_expression（TreeNode*k）函数

treenode*varr（）

varr（void）函数先新建一个IdK节点，再通过判断先行Token类型是否为左中括号，如果是则新建一个数组节点Arry_ElemK，将IdK作为Arry_ElemK节点的第一个子节点，再直接调用函数expression（）得到Arry_ElemK的第二个子节点，最后返回的节点时Arry_ElemK；

如果先行Token类型不是左中括号，则将之前的IdK返回

treenode*simple_expression（treenode*k）

simple_expression（TreeNode*k）函数先调用additive_expression（TreeNode*k）函数返回一个节点，然后再一直判断后面的Token是否为<

=、<

=、==、!

=，如果是则新建OpK节点，然后令之前的节点为其第一个子节点，然后继续调用additive_expression（TreeNode*k）函数返回一个节点，作为OpK节点的第二个节点

treenode*additive_expression（treenode*k）

additive_expression（TreeNode*k）函数先调用term（TreeNode*k）函数返回一个节点，然后再一直判断后面的Toke