LR0语法分析.docx

1、LR0语法分析淮阴工学院编译原理课程设计报告选题名称： LR（O）语法分析 系（院）： 计算机工程学院 专 业： 计算机科学与技术 班 级： 计算机1075（单招） 姓 名： 赵俊丽 学号: 1071308114扌旨导老师： 于长辉王文豪高丽夏森 学年学期： 2009 2010 学年第 2 学期设计任务书课题 名称LR(O)语法分析设计 目的LR(O)分析法是一种移进-规约过程，能根据当前分析栈中的符号串，同时 也不用向右查看输入串的符号就可唯一确定分析器的动作。 通过对给定的文法 构造LR(O)分析表和实现某个符号串的分析掌握 LR(O)分析法的基本思想。实验 环境WindowsXP操作系统

2、，Visual C+6.0以上编译环境任务 要求1.录入合法的LR(0)文法2.构造并输出LR(0)分析表3.对输入的符号串进行语法分析工作进度计划序号起止日期工作内容109.12.14-09.12.14选定题目，明确题目要求209.12.15-09.12.15课题深入调研、细化工作，系统方案设计309.12.16-09.12.17程序录入、调试、整合409.12.18-09.12.20上机演示，课程设计分组答辩，完成课程设计报告指导教师(签章) 年 月 日摘要：编译程序是现代计算机系统的基本组成部分之一，语法分析是编译程序的核心部分，识别由语法分析给出的单词符号序列是否是给定文法的正确句子，

3、 把词法记号流按语言的语法结构层次地分组， 以形成语法短语。一个编译程序的工作过程一般可以划分为五个阶段：词法分析、语法分析、语义分析与中间代码生成、 优化、目标代码生成。LR(0)是一种自底向上的语法分析方法，是已知的最一 般的无回溯的移近一归约方法，这一方法能够识别所有能用上下文无关文法描述 的程序语言的结构。本文主要讨论 LR( 0)语法分析的构造。着重分析LR(0)分 析器的一般原理、实现思想、基本设计方法以及主要实现技术和工具。操作员录 入合法的LR(0)文法，则自动生成LR(0)分析表，并对任一输入串进行分析。判 断其是否是给定文法的句子。还可以对输入的句子进行语法分析。关键词：自

4、底向上分析；移进；规约1课题综述 11 1 课题来源 11 2 意义 11 3 预期目标 11 4 面对的问题 22系统分析 32 1 涉及的基础知识 32 2 总体方案 53系统设计 53 1 算法描述 63 3 详细流程图 94代码编写 105程序调试 15总 结 19致 谢 20参考文献 211课题综述1.1课题来源编译器设计的编译程序涉及到编译五个阶段中的三个， 即词法分析器、语法分析器和中间代码生成器。编译程序的输出结果包括词法分析后的二元式序列、 变量名表、状态栈分析过程显示及四元式序列程序。整个编译程序分为三部分： 词法分析部分、语法分析处理及四元式生成部分、输出显示部分。一个程

5、序设计语言就是一个记号系统， 如同自然语言一样，它的完整的定义 应包括语法和语义两个方面。所谓一个语言的语法是指一组规则，用它可以形成 和产生一个合适的程序。目前广泛使用的手段是上下文无关文法， 即用上下文无 关文法作为程序设计语言语法的描述工具。自底向上分析方法是一种移进-规约过程，当分析的栈顶符号串形成句柄时 就采取归约动作，因而自底向上分析法的关键问题是在分析过程中如何确定句 柄。LR分析法正是给出一种能根据当前分析栈中的符号串(通常以状态表示) 和向右顺序查看输人串的k个(k=0)符号就可惟一地确定分析器的动作是移进还 是归约和用哪个产生式归约，因而也就能惟一地确定句柄。 LR分析法的

6、归约过程是规范推导的逆过程，所以LR分析过程是一种规范归约过程。1.2意义LR (0)分析方法虽然对文法的限制比较大，对绝大多数高级语言的语法 分析器不能适用，然而他是构造其他 LR类分析器的基础，学习和掌握 LR (0) 分析的原理和方法是我们掌握更高级语言语法分析的基础。 归纳起来，大体上可分为两大类，即自顶向下分析方法和自底向上分析方法。自底向上分析方法是一种移进-规约过程，当分析的栈顶符号串形成句柄时 就采取归约动作，因而自底向上分析法的关键问题是在分析过程中如何确定句 柄。LR分析法正是给出一种能根据当前分析栈中的符号串 (通常以状态表示)和 向右顺序查看输人串的k个(k=0)符号就

7、可惟一地确定分析器的动作是移进还是 归约和用哪个产生式归约，因而也就能惟一地确定句柄。 LR分析法的归约过程是规范推导的逆过程，所以LR分析过程是一种规范归约过程。本次课程设计的目标即是利用所学过的编译原理的知识， 利用LR(O)分析法，用C语言写出一个简单的LR(O)语法分析器。该语法分析器所要完成的功能是， 对录入的文法判断它是否为LR(O)文法，如果是输出LR (0)分析表；在给定文法 的情况下，能够利用LR(0)分析表，对用户输入的一串字符串用 LR(0)分析法进行分析，判断该字符串是否为符合给定文法的一个句子，建立文法及其 LR分析表表示的数据结构，设计并实现一个 LR(0)的分析器

8、。1.4面对的问题(1)分析表的构造。(2)归约还是移进的判断。(3)接受acc的判断。(4)编程结果的输出。在本次课程设计中，主要的是面对的文法的确定，以及分析其工作过程如何 进行。对于文法确定的问题，必须找到一个符合 LR(0)规范的文法，并且该文法 不易太复杂，否则对于初次编写语法分析器的我们来说会比较复杂， 否则容易出错。第二个就是分析过程的问题，目前，我们只是了解了理论上 LR(0)的分析过程，但如何将该过程用程序去实现，并且能够对一个输入串进行实时的分析是比 较复杂的。这涉及到对一个字符串进行一个字符一个字符的读取和操作， 并且还要对几个连在一起的字符进行合并等操作，要求比较的高，

9、对我们而言比较困难。在规范规约的过程中，一方面记住已移进和规约出的整个符号串， 另一方面根据所用的产生式推测未来可能碰到的输入符号。当一串句柄的符号串呈现于分 析栈的顶端时，希望能够根据上面过程中的数据来确定栈顶的符号串是否构成相 对某一产生式的句柄。能正确初始化状态栈，对栈内元素的进栈和出栈，取栈顶元素以及遍历栈元 素，LR分析方法是一种自底向上的分析方法，是一种个移进 -归约的过程。当分 析的栈顶符号串形成句柄时就采取归约动作， 因而自底向上分析法的关键问题是在分析过程忠如何确定句柄。LR (0)分析器是在分析过程中不需要察看输入符 号，因而它对文法的限制较大，对绝大多数高级语言的语法分析

10、器是不能使用的， 然而，他是构造其他LR类分析器的基础。(1)词法编译器。(2)交互式面向对象的词法编译器基本功能是。(3)根据规约规则对字符进行归约。(4)符合条件时采取移进动作。2系统分析2.1涉及的基础知识2.1.1词法编译器功能(1)导入任意文法，也可以自己输入。(2) 输出文法的分析过程，以及判断是否为 LR (0文法，输出分析表。(3)输入句子，进行语法分析。(4)输出结构树。2.1.2词法分析器的设计方法有如下四个步骤：(1)写出该语言的词法规则。(2)把词法规则转换为相应的状态转换图。(3)把各转换图的初态连在一起，构成识别该语言的自动机。(4)设计扫描器；把扫描器作为语法分析

11、的一个过程，当语法分析需要一个 单词时，就调用扫描器。扫描器从初态出发，当识别一个单词后便进入终态，送 出二元式。2.1.3动态模拟算法的基本功能(1)输入LR分析表和一个句子。(2)输出LR总控程序。(3)输出依据句子构对应的语法树的过程。(4)设计一个给定LR分析表，输入一个句子，能由依据 LR分析表输出与 句子对应的语法树，能对语法树生成过程进行模拟。表2-1 LR分析表STATEACTIONGOTOabcd#ETF0S2S311acc2S40S163S5S474S40S185S51S196r1r1r1r1r17r2r2r2r2r28r3r3r3r3r39r5r5r5r5r510r4r4

12、r4r4r411r6r6r6r6r6(5)输入句子：bccd#。(6)根据文法产生的LR分析表(7)输出结果2.1.4 LR分析器的构成一个LR分析器由3个部分组成(1)总控程序，也可以称为驱动程序。对所有的 LR分析器，总控程序都是 相同的。(2) 分析表或分析函数。不同的文法分析表将不同，同一个文法采用的 LR分析器不同时，分析表也不同，分析表又可以分为动作( ACTION表和状态转换(GOTO表两个部分，它们都可用二维数组表示。(3)分析栈，包括文法符号和相应的状态栈。它们均是先进后出栈。分析器的动作由栈顶状态和当前输入符号所决定 (LR(0分析器不需向前查看 输入符号)。1、 用构造一

13、个状态转换函数实现状态转换。2、 再通过函数构造一个移进-归约函数实现移进规约动作。3、 采用构造一个打印LR分析器的工作过程函数实现输出。在规范规约的过程中，一方面记住已移进和规约出的整个符号串， 另一方面 根据所用的产生式推测可能碰到的输入符号。每一项ACTION( a)所规定的动作 不外是下述四种可能之一：(1)移进：把(s, a)的下一个转态s = GOTO(X)和输入符号a推进栈， 下一输入符号变成现行输入符号。(2) 规约：指用某一产生式 进行规约。假若B的长度为r,规约的动 作是A,去除栈顶的r个项，使状态Sm-r变成栈顶状态，然后把(Sm-r, A)的 下一状态s = GOTO

14、(S|A)和文法符号A推进栈。规约动作不改变现行输入符号。 执行规约动作意味着B (= Xm-r+1Xm已呈现于栈顶而且是一个相对于 A的句 柄。(3)接受：宣布分析成功，停止分析器的工作。(4)报错：发现源程序含有错误，调用出错处理程序。2.3总体方案本课题是由一个四人的团队去完成的， 所以，每个小组成员分配了不同的工 作共同完成这个项目。2.4功能模块框图图2.2功能模块框图3系统设计3.1算法描述1、已知文法G(1)E E+TE T(3) T T*FT F F (E)F i2、LR(O分析表的构造算法如下：假设已构造出LR(O项目集规范族为：C=IO,I1,，In其中Ik为项目集的名字，

15、k为状态名，令包含S项目的集合Ik的下标k 为分析器的初始状态。那么分析表的 ACTION表和GOTO表构造步骤为：(1)若项目Aa属于 Ik且转换函数GO(lk,a)= lj,当a为终结符时则置 ACTIONk,a为Sj，其动作含意为将终结符a移进符号栈，状态j进入状态栈，(相 当状态k时遇a转向状态j)。 若项目Aa 属于Ik，则对任何终结符 a和#号置ACTIONk,a和ACTIONk,#为rj，j为在文法G中某产生式Aa的序号。rj动作的含义是把当 前文法符号栈顶的符号串a归约为A,并状态栈指针从栈顶向下移动| a的长度， 文法符号栈从栈顶弹出| a个符号，非终结符A变为当前面临的符号

16、。(3)若GO(Ik,A j则置GOTOk,A为j，其中A为非终结符，表示当前状 态为k时，遇文法符号A时状态应转向j，因此A移入文法符号栈，j移入状态 栈。 若项目S S属于Ik,则置ACTIONk,#为acc,表示接受。(5)凡不能用上述方法填入的分析表的元素，均应填上 报错标志。为了表的清晰我们仅用空白表示错误标志。根据这种方法构造的LR(0分析表不含多重定义时，称这样的分析表为 LR(0)分析表，能用LR(0分析表的分析器称为LR(0分析器，能构造LR(0分析表的文法称为LR(0)文法。3、产生如图2-1所示的LR分析表这张分析表包括两个部分，一是 动作”(ACTION表，另一是状态转

17、换”(GOTO表。ACTION(S,a规定了当状态S面临输入符号a时应采取什么动作。GOTO( S, X)规定了状态S面对文法符号X(终结符或非终结符)时下一状态是 什么。显然，GOTO(S X)定义了一个以文法符号为字母表的 DFA每一项ACTION(S a)所规定的动作不外是下述四种可能之一：(1)移进把(S，a)的下一个转态S =GOTQ(S)和输入符号a推进栈，下 一输入符号变成现行输入符号。(2) 规约指用某一产生式 进行规约。假若B的长度为r，规约的动作 是A，去除栈顶的r个项，使状态Sm-r变成栈顶状态，然后把(Sm-r，A)的下 一状态S =GOTO(S?A)和文法符号A推进栈

18、。规约动作不改变现行输入符号。 执行规约动作意味着 B (=Xm-r+1Xm已呈现于栈顶而且是一个相对于 A的句 柄。(3)接受宣布分析成功，停止分析器的工作。(4)报错发现源程序含有错误，调用出错处理程序。一个LR分析器的工作过程可看成是栈里的状态序列，已规约串和输入串所构成的三元式的变 化过程。分析开始时的初始三 元式为：(S0, #,a1a2 an#)其中，S0为分析器的初态；#为句子的左括号；a1a2ar为输入串；其后 的#为结束符(句子右括号)。分析过程每步的结果可表示为： (S0S1 Sm #X1X2Xm ai, ai+1 an#3.2实现方法3.2.1构造分析表LR分析器实质上是

19、一个带先进后出存储器(栈)的确定有限状态自动机。 LR分析器的每一步工作是由栈顶状态和现行输入符号所唯一决定的。构造一个 int型二维数组table139,用于存放LR分析表。并初始化。作者这样规定：011表示状态Sj,其中0对应S0, 1对应S1 21 26表示规约Rj,其中21对应R1，22对应R212表示接受”。-1表示规约出错，报错。322程序设计关键（1） 在输入串（句子）输入的过程中，涉及到一个压栈的问题。但是输入串压入的字符顺序刚好与原理中的字符串模型刚好相反， 这样需要先弹出的反而在栈底。为了既要保证字符串输入，又要让输入的字符串存储顺序与输入的字符串 相反。采取以下措施：先将

20、输入的字符串压入符号栈symbol中，然后符号栈弹出的字符再压入输 入串栈instr中，这样实现了输入串的倒序存储。（2） 状态栈和符号栈输出（遍历）过程均采取自栈底到栈顶的顺序，而输 入串栈则是采取自栈顶到栈底的顺序输出。3.2.3 LR（0项目集规范族的构造识别活前辍的NFA我们可以利用子集法将其确定化。对确定化后的 DFA如果把每个子集中所含状态集对应的项目写在新的状态中。对于构成识别一个文法活前缀的 DFA项目集（状态）的全体称为这个文法的 LR（0项目集规范族，我们可以分析每个状态中项目集的构成，不难发现如下规律：若状态中包含形如A-aB0项目，则形如的项目也在此状态内。例 如：0状

21、态中项目集为S- aA, E -bbB回顾由NFA确定化到DFA时，a和E-b正是属于的闭包中。 因而，可引入闭包函数（CLOSUR来求DFA一个状态的项目集。若文法G已拓广为G,而S为文法G的开始符号，拓广后增加产生式S-S。 如果I是文法G的一个项目集，定义和构造I的闭包CLOSURE如下：（1） I的项目均在 CLOSURE中。（2） 若A-a属于CLOSURE，）则每一形如B-Y项目也属于CLOSURE。）重复（2）直到不出现新的项目为止。即 CLOSURE不再扩大。由此，我们可以很容易构造出初态的闭包，即 S-属于I，再按上述三点 求其闭包。回顾在构造识别活前缀的 NFA时，其两个相

22、邻状态对应的项目是出自同一 个产生式，只是圆点的位置相差1，箭弧上的标记为前一个状态和后一个状态对 应项目圆点间的符号，（除了箭弧上标记为&的外）。由于识别活前缀的DFA的每个状态是一个项目集，项目集中的每个项目都不相同，每个项目圆点后的符号不一定相同，因而对每个项目圆点移动一个位置后， 箭弧上的标记也不会完全相同，这样，对于不同的标记将转向不同的状态。 例如 初态aA,Ef 对第一个项目圆点右移一个位置后变为 SfE箭弧标 记应为E,对第二个项目 a，圆点右移一个位置后，项目变为 Ef a ，箭弧标记为a,同样第三个项目为圆点右移一个位置后变为 Ef b ，箭弧标记为b，显 然，初态可发出三

23、个不同标记的箭弧， 因而转向三个不同的状态，也就由初态派 生出三个新的状态，对于每个新的状态我们又可以利用前面的方法， 若圆点后为非终结符则可对其求闭包，得到该状态的项目集。圆点后面为终结符或在一个产 生式的最后，贝U不会再增加新的项目。3.3详细流程图图3.2 LR分析器设计流程图4代码编写4.1主要模块的代码分析4.1.1生成分析表代码void CLROForWi nDlg:O nGtable()CTableDlg dlg;dlg.SetC on trolI nfo(IDC_EXPLORER1, RESIZE_BOTH);dlg.SetCo ntroll nfo(IDOK, ANCHORE

24、_BOTTOM | ANCHORE_RIGHT);dlg.SetCo ntroll nfo(IDC_EXPORT, ANCHORE_BOTTOM | ANCHORE_RIGHT);dlg.SetCo ntroll nfo(IDC_ANAL YZE, ANCHORE_BOTTOM | ANCHORE_RIGHT);string temp =;CStri ng t;for(int i = 0; i m_vtlist.GetCount(); i+)m_vtlist.GetText(i,t);temp.push_back(t.GetAt(O);temp += t.GetAt(0);dlg.g.SetV

25、t(temp);temp =;for(i = 0; i m_vnlist.GetCount(); i+)m_vnlist.GetText(i,t);temp.push_back(t.GetAt(O);temp += t.GetAt(0);dlg.g.SetV n( temp);m_startedit.GetWi ndowText(t);if (t =)MessageBox(输入的文法有误，请检查！ ,错误 ”,MB_OK | MB_ICONSTOP);return;dlg.g.SetStart(t.GetAt(O);temp =;for(i = 0; i m_plist.GetCount();

26、 i+)temp =;m_plist.GetText(i,t);for(i nt j = 0; j m_tree.DeleteAllltems();for(i nt i = 0; i m_in put.GetLe ngth(); i +)if (!m_g.IsI nVt(mn put.GetAt(i)MessageBox(输入的句 子不全部由终结符组成,MB_ICONSTOP);return;assert(TreeStack.empty();mn put += #;char szTempPathMAX_PA TH;char szTempNameMAX_PATH;if (m_strTempFil

27、e name !=):DeleteFile(m_strTempFile name.c_str();:GetTempPath(1OO,szTempPath);:GetTempFileName(szTempPath,LRO,O,szTempName);m_strTempFile name = szTempName;CStdioFile out;out.Ope n(szTempName, CFile:modeCreate | CFile:modeWrite);out.WriteStri ng(n);out.WriteStri ng(n);out.WriteStri ng( Un titled Docume ntn);out.WriteStri ng(n);out.WriteStri ng(n);错误, MB_OK |conten t=text/html;out.WriteStri ng(n ”); style=border-collapse: collapse bordercolor=#111111n);out.WriteStri ng(n&n bsp;步骤 &n bsp;n&n bsp;状态栈 n&n bsp;符号栈 &n bsp;n