词法语法分析实验报告

《编译原理》实验一：词法分析 实验报告 一、 实验目的与要求： 通过编写并上机调试一个词法分析程序，掌握在对程序设计语言的源程序进行扫描的过程中，将其分解后各类单词的词法分析方法。 二、实验内容： 输入：选取一类典型单词，也可以尽可能使各种类型的单词都能兼顾到。 输出：单词串的输出形式，所输出的每一单词均按形如（CLASS，VALUE）的二元式编码。 词法分析是编译原理中的基础步骤，主要任务是对程序设计语言的源代码进行扫描，将源代码分解成一个个有意义的单元，称为单词（Token）。这些单词是构成程序的基本元素，如关键字、标识符、常量、运算符等。本实验报告主要探讨如何通过编写词法分析程序来实现这一过程。 实验的目的在于让学生掌握词法分析的基本方法，包括理解单词的分类和编码方式。实验要求选择一类或尽量多类型的单词进行分析，输出结果以（CLASS，VALUE）的二元式编码形式呈现。CLASS字段表示单词类型，例如关键字、标识符、常数等，而VALUE字段则根据单词的特性存储相应的值或信息。 实验内容涉及从高级程序设计语言的子集中选取一部分典型单词，比如给出的BEGIN、END、IF、THEN等。对于标识符和常数，CLASS字段存储类别码，VALUE字段存储标识符的字符串或常数的二进制形式。对于关键字和分隔符，仅需要CLASS字段存储类别码，VALUE字段为空。 词法分析程序的构造有两种常见方法：手工构造和自动生成。手工构造通常基于文法或状态转换图，构建状态矩阵并编写控制程序。另一种方法是使用词法分析程序生成器，如LEX，它可以根据正规式生成词法分析程序。 实验中，要求手动构造一个能识别给定单词的词法分析程序，包括特定的关键字、关系运算符、标识符和无符号常数。例如，识别无符号常数的过程可以通过构造状态转换图来进行，每个状态对应于识别过程中的一种行为，通过状态转移实现对输入字符的匹配。 在实际操作中，状态转换图会转化为状态矩阵，用于指导词法分析程序的运行。当识别到一个单词时，程序会以二元式编码形式输出。例如，对于标识符，输出形式可能是（ID，“myvar”），对于关系运算符 <=，输出可能是（LESS_EQUAL，NULL）。 在设计词法分析程序时，通常会设定一些规则，如要求关键字和标识符之间至少有一个空格分隔，以确保正确区分单词。同时，考虑到存储效率，状态矩阵可能会采用更紧凑的数据结构来表示。 通过这个实验，学生能够深入理解词法分析的概念，掌握如何将源代码的字符流转化为有意义的单词序列，这是编译器前端的关键步骤，对于理解整个编译过程至关重要。