编译原理课设.docx

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编译原理课设

编译技术课程设计

班级

学号

姓名

指导老师

2015年6月

一、目的

<<编译技术>>是理论与实践并重的课程，而其课程设计要综合运用一、二年级所学的多门课程的内容，用来完成一个小型编译程序。

从而巩固和加强对词法分析、语法分析、语义分析、代码生成和报错处理等理论的认识和理解；培养学生对完整系统的独立分析和设计的能力，进一步培养学生的独立编程能力。

二、题目

题目1表达式的小型编译器

三、要求

1.词法分析

产生语言的单词序列

2.语法分析

能识别由加+乘*括号（）操作数（变量或常数）所组成的算术表达式，其文法如下：

E→E+T|T

T→T*F|F

F→（E）|i

使用的分析方法可以是：

递归下降分析法或LR分析法。

3.代码生成

产生上述算术表达式的中间代码

4.错误处理

给出错误信息

输入：

算术表达式

输出：

符号表，常数表。

归下降分析法：

递归调用过程/LR分析法：

语义栈和符号栈

四元式序列

四、实验环境

1.开发环境:

VisualStudio2013

2.程序语言:

C++

五、系统实现

1.词法分析

（1）单词符号表

（2）状态转换图

（3）数据结构

（4）函数说明

voidgetonechar（）/*从输入的算数表达式中读取一个字符*/

voidconcatenation（）/*将token中的字符串与character中的字符并作为token中新的字符串*/

boolletter（）/*判断character中的字符是否为字母的布尔函数,是则返回true,否侧返回false*/

booldigit（）/*判断character中的字符是否为数字的布尔函数,是则返回true,否侧返回false*/

voidretract（）/*扫描指针回退一个字符,同时将character置为空白*/

intreserve（）/*将token中的字符查找保留字数组,若是保留字就返回它的种别编码,否则返回0*/

voidbuildlist1（）/*将标识符登录到符号表中（value2[]）*/

voidbuildlist2（）/*将常数登录到常数表中（value1[]）*/

voidresolve（）/*词法分析的主要函数,每次识别一个单词,将种别编码放入cf[]中,填入对应的value1[]和value[]*/

voidcffx（）/*词法分析,读入输入的算数表达式,循环执行resolve（）,直到所有单词识别完毕*/

2.语法分析

（1）分析方法说明

本程序采用LR分析法,存在4种动作:

①移进:

使（s,a）的下一个状态s’=ACTION[s,a]和输入符号a进栈,下一输入符号变成现行输入符号.

②规约:

指用某一产生式A→β进行规约,假若β的长度为γ,则规约动作是去掉栈顶的γ个栈,即是状态Sm-γ变成栈顶状态,然后使（Sm-γ,A）的下一状态s’=GOTO[Sm-γ,A]和文法符号A进栈.规约的动作不改变现行输入符号,执行规约的动作意味着呈现于栈顶的符号串Xm-γ+1…Xm是一个相对于A的句柄.

③接受:

宣布分析成功,停止分析器工作.

④报错:

报告发现源程序含有错误,调用错误处理程序.

（2）文法

（3）数据结构

#include/*引入c++标准库*/

stackstatus;/*状态栈*/

stacksign;/*符号栈*/

（4）函数说明

VoidinitYffx（）/*语法分析初始化,状态栈放0,符号栈放#,语义栈放_*/

VoidshowLR（）/*遍历状态栈,符号栈,语义栈,并显示出来*/

VoidyffxSolve（）/*查action二维数组,进行移进,规约处理*/

Voidyyfx（）/*循环执行yffxSolve（）,直到分析成功或出现错误*/

VoidshowBlm（）/*显示变量名表*/

VoidshowCsb（）/*显示常数表*/

3.中间代码

（1）属性文法

①移进时:

如果输入的是终结符,语义栈就移进”_”,如果是非终结符,则语义栈移进对应的常数或变量名.

②规约时:

如果规约对应的文法是（4）E→i时语义栈不变,

对应其他文法时,先pop出栈顶3个元素,

再如果是（3）E→（E）文法时,语义栈push刚才出栈的第二个元素,

如果是

（1）E→E+E文法时,判断刚才出栈的第一个和第三个元素是否是常数,是则push两个常数的和,否则push临时变量Tn;

如果是

（1）E→E*E文法时,判断刚才出栈的第一个和第三个元素是否是常数,是则push两个常数的积,否则push临时变量Tn;

（2）数据结构

#include/*引入c++标准库*/

stackyuyi;/*语义栈*/

stringv1,v2,v3,v4;/*分别表示四元式的参数1,参数2,参数3,参数4*/

（3）函数说明

语义栈和四元式的产生是在语法分析一起的,在yffxSolve（）.

voidyffxSolve（）

{

stacktempYuyiPush;

showLR（）;

inti=-1;

if（cf[m]==6||cf[m]==7）{

i=0;

}

if（cf[m]==8）{

i=1;

}

if（cf[m]==10）{

i=2;

}

if（cf[m]==14）{

i=3;

}

if（cf[m]==15）{

i=4;

}

if（cf[m]==16）{

i=5;

}

if（i==-1）{

cout<<"输入了错误的种别编码"<

m++;

return;

}

if（action[status.top（）][i]>0）

{

if（action[status.top（）][i]>100）

{

if（action[status.top（）][i]==1000）

{

cout<<"acc"<

system（"pause"）;

exit（0）;

}

/*规约*/

//cout<<"gy"<

ints=action[status.top（）][i]-100;

for（intj=0;j

{

if（s!

=4）

{

tempYuyiPush.push（yuyi.top（））;

yuyi.pop（）;

}

status.pop（）;

sign.pop（）;

}

status.push（action[status.top（）][6]）;

sign.push（'E'）;

if（s==4）

{

}

else{

v2=tempYuyiPush.top（）;

tempYuyiPush.pop（）;

stringv2plus5=tempYuyiPush.top（）;

tempYuyiPush.pop（）;

v3=tempYuyiPush.top（）;

tempYuyiPush.pop（）;

if（isdigit（v2）&&isdigit（v3））

{

if（s==1）

{

v4=intToStr（strToInt（v2）+strToInt（v3））;

}

if（s==2）

{

v4=intToStr（strToInt（v2）*strToInt（v3））;

}

yuyi.push（v4）;

}

else{

if（v2=="_"&&isdigit（v2plus5）&&v2=="_"）

{

v4=v2plus5;

yuyi.push（v4）;

}

else{

stringtempNum=intToStr（yuyiNum）;

stringtempS="T"+tempNum;

yuyiNum++;

yuyi.push（tempS）;

v4=tempS;

}

}

if（s==1）

{

v1="+";

}

if（s==2）

{

v1="*";

}

}

}

else

{

/*移近*/

//cout<<"yj"<

status.push（action[status.top（）][i]）;

sign.push（inputSign[i]）;

if（cf[m]==6||cf[m]==7）

{

if（cf[m]==6）

{

yuyi.push（value2[m]）;

}

else{

stringtempVal=intToStr（value1[m]）;

yuyi.push（tempVal）;

}

}

else{

yuyi.push（"_"）;

}

m++;

}

}

else

{

interr=action[status.top（）][i];

cout<<"第"<

system（"pause"）;

exit（0）;

}

lrNum++;

}

（4）流程图

4.错误处理

（1）数据结构

stringshowErr[12]=

{

{"FOUNDERROR:

+前缺少变量或常量"},/*0,e1*/

{"FOUNDERROR:

*前缺少变量或常量"},/*1,e2*/

{"FOUNDERROR:

）前缺少对应（"},/*2,e3*/

{"FOUNDERROR:

连续的变量或常量,缺少+/*"},/*3,e4*/

{"FOUNDERROR:

（前缺少+/*"},/*4,e5*/

{"FOUNDERROR:

（后缺少常量或变量"},/*5,e6*/

{"FOUNDERROR:

（）内无表达式"},/*6,e7*/

{"FOUNDERROR:

+后缺少变量或常量"},/*7,e8*/

{"FOUNDERROR:

*后缺少变量或常量"},/*8,e9*/

{"FOUNDERROR:

算数表达式为空"},/*9,e10*/

{"FOUNDERROR:

缺少对应）"},/*10,e11*/

{"FOUNDERROR:

语法分析错误"}/*11,e12*/

};

（2）函数说明

yffxSolve（）中,查action数组时,遇到e时输出错误位置和错误信息,跳过此单词,继续进行语法分析.

六、程序运行结果

1.连乘

2.连加

3.加乘混合

4.带括号

5.常数

6.错误的算术表达式

1）缺少操作符

2）缺少操作数

3）不完整的（）

七、总结

通过课程设计更加深入地理解了LR分析法对算数表达式处理的过程,熟悉了编译的四个阶段:

词法分析,语法分析,语义分析和中间代码,以及错误处理.在运用c++编写程序时,也熟悉了c++标准库中stack的使用.

程序是一段一段写下来的,整个程序没有整体的规划,定义的变量又多又乱,造成许多变量需要不断的修改,而且不利于程序的理解.在对栈处理的时候,发现标准库定义的stack的函数太少,只有pop,push,empty,top,size,没有遍历,需要自己写.

程序需要不断修改才能完成.检查时发现:

显示错误处理时没有给出错误位置;当出现多个错误时,只能显示第一个错误.

完整代码:

#include

#include

#include

#include

#include

usingnamespacestd;

stringstr;/*源程序*/

charcharacter;/*源程序当前字符*/

intp=-1;/*源程序游标*/

stringtoken="";

stringblz[5]={"while","if","else","switch","case"};

intc;/*标示符种类编码*/

//intlength;/*输入源程序的长度*/

intstatue=0;/*判断词法分析完成*/

intcf[50];/*词法分析后的种类编码数组*/

intvalue1[50];/*cf对应常数*/

stringvalue2[50];/*cf对应变量名*/

intq=0;/*cf创建的游标*/

intm=0;/*cf语法分析的游标*/

stringblmb[50];/*变量名表*/

inta=0;/*变量名表的游标*/

stringcsb[50];/*常数表*/

intb=0;/*常数表的游标*/

staticintaction[10][7]=

{{3,-12,-11,2,-10,-3,1},

{-9,4,5,-8,-10,1000,-1},

{3,-7,-7,2,-6,-2,6},

{-9,104,104,-8,104,104,-1},

{3,-5,-5,2,-10,-5,7},

{3,-4,-4,2,-10,-4,8},

{-9,4,5,-9,9,-2,-1},

{-9,101,5,-9,101,101,-1},

{-9,102,102,-9,102,102,-1},

{-9,103,103,-9,103,103,-1}};

stackstatus;

stacksign;

stackyuyi;

intlrNum=0;/*分析表步骤号*/

charinputSign[7]={'i','+','*','（','）','#','E'};/*进栈符号*/

intgyLen[4]={3,3,3,1};

intyuyiNum=1;/*语义临时变量序号*/

stringv1,v2,v3,v4;

stringshowErr[12]=

{

"发现错误:

+前缺少变量或常量",/*0,e12*/

"发现错误:

*前缺少变量或常量",/*1,e11*/

"发现错误:

）前缺少对应（",/*2,e10*/

"发现错误:

连续的变量或常量,缺少+/*",/*3,e9*/

"发现错误:

（前缺少+/*",/*4,e8*/

"发现错误:

（后缺少常量或变量",/*5,e7*/

"发现错误:

（）内无表达式",/*6,e6*/

"发现错误:

+后缺少变量或常量",/*7,e5*/

"发现错误:

*后缺少变量或常量",/*8,e4*/

"发现错误:

算数表达式为空",/*9,e3*/

"发现错误:

缺少对应）",/*10,e2*/

"发现错误:

语法分析错误"/*11,e1*/

};

voidgetonechar（）

{

/*if（p>=length）

{

system（"pause"）;

exit（0）;

}*/

p++;

while（str[p]==''&&str[p+1]==''）

{

p++;

}

character=（char）str[p];

}

voidconcatenation（）

{

token+=character;

}

boolletter（）

{

if（（character>='a'&&character<='z'）||（character>='A'&&character<='Z'））

{

returntrue;

}

else

returnfalse;

}

booldigit（）

{

if（（character>='0'&&character<='9'））

{

returntrue;

}

else

returnfalse;

}

intreserve（）

{

for（inti=0;i<5;i++）

{

if（token==blz[i]）

{

returni+1;

}

}

return0;

}

voidretract（）

{

p--;

}

/*变量名表*/

voidbuildlist1（stringtoken）

{

inti;

for（i=0;i

{

if（token==blmb[i]）

{

break;

}

}

if（i==a）

{

blmb[a]=token;

a++;

}

value2[q]=token;

}

/*常数表*/

voidbuildlist2（stringtoken）

{

inti;

for（i=0;i

{

if（token==csb[i]）

{

break;

}

}

if（i==b）

{

csb[b]=token;

b++;

}

stringstreamss;

ss<

intnum;

ss>>num;

value1[q]=num;

}

voidresolve（）

{

token="";

getonechar（）;

switch（character）

{

case'a':

case'b':

case'c':

case'd':

case'e':

case'f':

case'g':

case'h':

case'i':

case'j':

case'k':

case'l':

case'm':

case'n':

case'o':

case'p':

case'q':

case'r':

case's':

case't':

case'u':

case'v':

case'w':

case'x':

case'y':

case'z':

while（letter（）||digit（））

{

concatenation（）;

getonechar（）;

}

retract（）;

c=reserve（）;

if（c==0）

{

buildlist1（token）;

cout<<"（6,"<

cf[q]=6;

q++;

}

else

{

cout<<"（"<

cf[q]=c;

q++;

}

break;

case'0':

case'1':

case'2':

case'3':

case'4':

case'5':

case'6':

case'7':

case'8':

case'9':

while（digit（））

{

concatenation（）;

getonechar（）;

}

retract（）;

buildlist2（token）;

cf[q]=7;

q++;

cout<<"（7,"<

break;

case'+':

cf[q]=8;

q++;

cout<<"（8,+）"<

break;

case'-':

cf[q]=9;

q++;

cout<<"（9,-）"<

break;

case'（':

cf[q]=14;

q++;

cout<<"（14,（）"<

break;

case'）':

cf[q]=15;

q++;

cout<<"（15,））"<

break;

case'*':

cf[q]=10;

q++;

cout<<"（10,*）"<

break;

case'<':

getonechar（）;

if（character=='='）

{

cf[q]=11;

q++;

cout<<"（11,LE）"<

}

else

{

retract（）;

cf[q]=11;

q++;

cout<<"（11,LT）"<

}

break;

case'=':

getonechar（）;

if（character==