四川大学计算机学院-C-语言编译器-编译原理课程设计报告内附源码-递归下降-c-minus.doc

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《编译原理课程设计报告》计算机学院计科x班xxx094304xxxx

编译原理课程设计报告

课题名称：

C-词法扫描器及语法分析器实现

提交文档学生姓名：

XXX

提交文档学生学号：

0943041XXX

同组成员名单：

无

指导教师姓名：

张兵

指导教师评阅成绩：

指导教师评阅意见：

.

.

提交报告时间：

2012年6月2日

目录

1课程设计目标 3

2分析与设计 4

2.1程序结构 4

2.2程序流程 5

3词法分析 6

3.1代码结构分析 6

3.2Token定义 7

3.2.1Token的定义和类型 7

3.2.2Token的种别码 7

3.3DAF分析 8

3.3.1删除注释DFA 8

3.3.2词法分析DFA 10

4语法分析 14

4.1代码结构分析 14

4.2节点定义 15

4.2.1节点定义和类型 15

4.2.2各类型节点的描述 16

4.3递归向下语法分析 16

4.3.1C-文法 16

4.3.2递归向下分析过程 17

5测试结果 34

5.1流程 34

5.2词法分析结果 34

5.3词法分析出错 38

5.4语法分析结果 39

5.5语法分析出错 41

6总结 42

6.1词法分析编写过程 42

6.2语法分析编写过程 43

6.3成果和收获 43

7附录 44

7.1scanner.h源文件 44

7.2scanner.cpp源文件 45

7.3parser.h源文件 55

7.4parser.cpp源文件 56

1课程设计目标

学生在学习《编译原理》课程过程中，结合各章节的构造编译程序的基本理论，要求用C或C++语言描述及上机调试，实现一个C-Minus小编译程序（包括词法分析，语法分析等重要子程序），使学生将理论与实际应用结合起来，受到软件设计等开发过程的全面训练，从而提高学生软件开发的能力。

要求：

（1）设计词法分析器

设计各单词的状态转换图，并为不同的单词设计种别码。

将词法分析器设计成供语法分析器调用的子程序。

功能包括：

a.具备预处理功能。

将不翻译的注释等符号先滤掉，只保留要翻译的符号串，即要求设计一个供词法分析调用的预处理子程序；

b.能够拼出语言中的各个单词；

c.返回（种别码，属性值）。

（2）语法分析

要求用学习过的自底向上或自顶向下的分析方法等，实现对表达式、各种说明语句、控制语句进行语法分析。

若语法正确，则用语法制导翻译法进行语义翻译；生成并打印出语法树；若语法错误，要求指出出错性质和出错位置（行号）。

2分析与设计

2.1程序结构

本节主要分析程序的代码结构和代码工程文件的划分。

（程序由两个类组成:

Scanner类和Parser类，分别为词法分析和语法分析类。

工程分为四个文件：

scanner.h、scanner.cpp、parser.h、parser.cpp，分别对应Scanner类和Parser类的声明和实现文件）。

本程序采用C++语言以面向对象的思想编写，程序分为两部分：

词法分析（Scanner）和语法分析（Parser），分别将两个处理阶段封装成Scanner类和Parser类，两个类各司其职，分别完成词法分析和语法分析的任务。

Scanner类主要的工作是过滤注释、词法分析获取Token。

Parser类的主要工作是根据Scanner类词法分析之后的Token进行语法分析，生成语法树，最后并输出语法树。

在处理过程中，Scanner类的对象作为Parser类的一个成员变量，配合Parser类进行语法分析。

工程文件总体上是按照两个类的格局分为四个文件，分别是两个类的声明文件和实现文件。

四个文件分别为scanner.h和scanner.cpp以及parser.h和parser.cpp，他们分别是Scanner类声明文件、Scanner类实现文件、Parser类声明文件、Parser类实现文件。

词法分析

scanner.h：

与词法分析相关的类（Scanner类）的声明

scanner.cpp：

词法分析阶段类（Scanner类）的实现

语法分析

parser.h：

与语法分析相关的类（Parser类）的声明

parser.cpp：

语法分析阶段类（Parser类）的实现

2.2程序流程

在程序中，Scanner类的对象（scanner）作为Parser类中的一个成员变量，配合Parser类进行语法分析。

它们的关系是这样的：

Parser类的一个成员变量scanner首先对源程序删除注释，然后进行词法分析获取所有Token，并将获取的Token存储在scanner对象的tokenList（vector类型）中。

然后Parser类的语法分析程序就根据tokenList中的Token进行语法分析，生成语法树，最后打印语法树。

同时，这也是程序的流程。

整体程序流程图

开始

删除注释

出错

词法分析

T

F

结束

语法分析

出错

出错

输出出错信息

T

F

F

T

从文件获取源代码

3词法分析

3.1代码结构分析

词法分析阶段的代码被封装成一个类——Scanner，scanner.h中主要是Scanner类的声明代码，scanner.cpp中主要是Scanner类的实现代码。

Scanner类对外提供的函数主要有：

getSourseStringFromFile（strings）（从文件中获取待分析的源代码）、deleteComments（）（过滤注释）、scan（）（词法分析主程序）。

词法分析的过程主要是：

lScanner调用getSourseStringFromFile（strings），从文件中获取待分析的源代码

lScanner调用deleteComments（），将注释过滤掉，如果注释出错，则不进行词法分析

lScanner调用scan（），进行词法分析，将分析得到的所有Token保存在Scanner类的成员变量tokenList中，以备语法阶段调用，并将Token输出到文件Token.txt中

以上三个函数构成了词法分析的骨架，在Scanner类中还有其他成员变量和函数，主要作为这三个函数处理过程的中间步骤，为这三个函数服务。

Scanner类的代码结构和主要的成员变量和函数如下图所示：

其他函数和成员变量的作用和含义：

lvoidbackToLastChar（）：

在词法分析过程中，回退一个字符

lDFAStatecharType（char）：

返回字符的类型（按状态分），如whitespace返回START，0-9返回NUM

lchargetNextChar（）：

获取到下一个字符

lTokengetTokenAt（int）：

根据下标从tokenList数组中获取词法分析后所保存的Token（供语法分析阶段调用）

lvoidprintToken（）：

将词法分析好的Token输出到文件Token.txt中

lTokenTypereturnTokenType（strings）：

根据字符串返回对应的31种Token类型，如字符串"int"将返回INT，"var"将返回ID

lintcharIndex：

配合getNextChar（）和backToLastChar（）使用（分别自增和自减1），用以指示当前待分析的char在源代码中的位置

lboolcommentFlag：

标注注释开始的标志，为true时表示正在注释体内，即源代码进入"/*"之后且"*/"之前的状态

lintlineCount：

对行号计数，表示当前词法分析在源代码的行位置（每次获取到的char为'/n'就自增1）

lboolscanSuccess：

词法分析是否成功的标志

lstringsourseString：

获取源代码的字符串

lstringstr：

在分析过程中保存Token对应的串

lvectortokenList：

保存Token序列

3.2Token定义

3.2.1Token的定义和类型

Token定义:

//定义的Token结构体，包括类型、对应的串、所在代码的行号

structToken

{

TokenTypetokenType;

stringtokenString;

intlineNo;

};

Token类型（TokenType）:

程序中，将Token的类型分为31种，分别对应于else、if、int、return、void、while、+、-、*、/、<、<=、>、>=、==、!

=、=、;、,、（、）、[、]、{、}、/*、*/、num、id、错误、文件结束，TokenType的定义和种别码分别如下所示：

//定义的Token的类型（31种），分别对应于else、if、int、return、void、while、+、-、*、/、<、<=、>、>=、==、!

=、=、;、,、（、）、[、]、{、}、/*、*/、num、id、错误、结束

typedefenum

{

ELSE=1,IF,INT,RETURN,VOID,WHILE,

PLUS,MINUS,TIMES,OVER,LT,LEQ,GT,GEQ,EQ,NEQ,ASSIGN,SEMI,COMMA,LPAREN,RPAREN,LMBRACKET,RMBRACKET,LBBRACKET,RBBRACKET,LCOMMENT,RCOMMENT,

NUM,ID,ERROR,ENDFILE

}TokenType;

3.2.2Token的种别码

TokenType的种别码如下表所示，共31种

单词符号

种别码

Value

单词符号

种别码

Value

else

ELSE

1

=

ASSIGN

17

if

IF

2

;

SEMI

18

int

INT

3

COMMA

19

return

RETURN

4

（

LPAREN

20

void

VOID

5

）

RPAREN

21

while

WHILE

6

[

LMBRACKET

22

+

PLUS

7

]

RMBRACKET

23

-

MINUS

8

{

LBBRACKET

24

*

TIMES

9

}

RBBRACKET

25

/

OVER

10

/*

LCOMMENT

26

<

LT

11

*/

RCOMMENT

27

<=

LEQ

12

num

NUM

28

>

GT

13

id

ID

29

>=

GEQ

14

错误

ERROR

30

==

EQ

15

结束

ENDFILE

31

!

=

NEQ

16

3.3DAF分析

由于词法分析程序分为两个步骤处理：

删除注释和词法分析获取T