基于C++实现Training语言的词法、语法、语义分析(编译原理实验练习)【100012224】

# **实验 1 词法分析程序分析报告** ## 一、流程分析 ### 1.1main()函数流程分析 本流程对实验原本提供的流程进行了一些改动，使得程序可以从文本文件中读入需要进行词法分析的程序，并将词法分析的部分独立出来，置于 scaner.h 和scanner.cpp 中，并统一封装在了 start\_lexical\_analysis () 中。 流程图如图 1 所示。  图 1 词法分析程序的 main()函数流程图main()函数的执行流程如下： 1. 程序开始后，会使用 utils.h 中声明的 load\_program() 函数来接受需要进行词法分析的程序的文本文件 data.txt，将其读入 scaner.cpp 中定义的全局变量 prog[] 字符数组中。 2. 接下来，会使用 utils.h 中声明的 show\_program() 函数来输出读入的程序，方便判断是否完成将程序读入。 3. 调 用 scaner.h 中 声 明 的 start\_lexical\_analysis() 函 数 ，start\_lexical\_analysis()函数会输出对程序的词法分析结果至此，结束程序运行。 而对于 start\_lexical\_analysis()函数而言，不涉及具体的词法分析过程，负责输出 basic\_scaner()词法分析函数的分析结果。执行流程如下： 1. 进入 start\_lexical\_analysis()后，函数会初始化索引变量 p，p 用于记录词法分析所分析 prog[]数组所进行的位置索引。 1. 接下来开始执行 basic\_scaner()，进行词法分析 1. 词法分析完成后，位于 scaner.cpp 中的全局变量 syn 和 token[]均被更新，这时会判断 syn 的值，如果是 11 则表示 syn 为整型数字，则会输出(syn, integer);如果是-­‐1 则表示 syn 所分析到得词语是语言中未定义的情况;如果 syn的值为 0，则表示遇到了文件的结束符号 EOF，程序分析完毕；对于其他情况，则会直接输出(syn, token)。 下面是 syn 所表示含义的表格： |syn|token|syn|token|syn|token| | :-: | :-: | :-: | :-: | :- | :-: | |0|EOF|10|标识符|20|<=| |1|function|11|整形数字|21|=| |2|If|12||22|==| |3|Then|13|+|23|!=| |4|While|14|-­‐|24|| |5|do|15|\*|25|,| |6|End|16|/|26|;| |7||17|>|27|(| |8||18|>=|28|)| |9||19|<|29|{| |-­‐1|未定义|||30|}| ### 1.2 basic\_scaner()函数流程分析 本流程与实验原本提供的逻辑基本一致， 它是 main() 函数流程图中得 basic\_scaner()的内部执行情况的详细描述。流程图如图 2 所示。  图 2 词法分析程序的 basic\_scaner()函数流程图 basic\_scaner()函数的执行流程如下： 1. 函数开始执行后，会读取一个字符，如果它是空格、换行、制表，则会跳过； 1. 如果读到的 ch 是字母或者是下划线，则说明接下来的单词可能是标识符，也可能是关键字；如果发现是关键字，则 syn=n+1，否则为标识符，则 syn=10； 1. 如果读到的 ch 是数字，则继续读后面的数字，直到读到非数字为止，并将读到的数字字符转成整数，使用 int 变量来保存，且 syn=11； 1. 如果读到的 ch 是运算符，则 syn 的值为对应运算符的值； 1. 如果读到的是其他未定义的字符，则 syn 的值为-­‐1； 1. 处理回退情况，结束 basic\_scaner()的运行。 ## 二、词法分析器的状态转换图 根据实验所提供的源程序没有涉及实现浮点数的识别，所以词法分析器的状态转换图未考虑浮点数情况，如图 3 所示。  图 3 词法分析程序的状态转换图 ## 三、调试过程简述 源程序一共出现了下述几个问题： 1. 全局变量过度滥用，没有详细区分函数模块，代码混乱，实验中一共将源代码分离成了 main.cpp, utils.h, utils.cpp, scaner.h, scaner.cpp 五个文件； 1. 源程序 main()函数中，对字符的读取使用的是 prog[++p]，这将造成 prog[]数组会浪费掉 prog[0]这一个单元，在 scaner 函数中这种情况依然存在； 1. scanner()最初有描述 while(ch != ‘#’) 出现明显的错误，这会导致直接跳过整个程序串导致让后面的代码只能分析 prog[]数组中的最后一个‘#’字符； 1. 其他位置的代码逻辑基本正确，但由于上述问题的存在导致了解决上面的问题后，还需要对其余的每个部分做细节修改。 ## 四、功能扩展描述 本次实验一共扩展了五个功能： 1. 可以识别’{’, ‘}’ 2. 修改了关键字 ‘endfunc’ 替换为 ‘end’ 2. 当出现 ’\t’ 制表符的时候同样可以跳过 2. 标识符可以使用 ’\_’ 甚至是开头 2. 增加了运算符 ‘-­‐>’ # **实验 2 语法分析程序分析报告** ## 一、流程分析 ### 1.1 main()函数流程分析 本流程对实验原本提供的流程进行了一些改动，使得程序可以从文本文件中读入需要进行词法分析的程序，并将词法分析的部分独立出来，置于 scaner.h 和scanner.cpp 中，并统一封装在了 start\_lexical\_analysis () 中，而语义分析统一置于parser.h 和 parser.cpp 中 。 流程图如图 1 所示。  图 1 语法分析程序的 main()函数流程图 ### 1.2 yucu()函数流程分析 yucu()函数用于分析这段文法产生式： <语句串> -> <语句>;{语句} 流程与分析此段文法产生式流程是一致的，首先会进入 statement()语句分析函数，进而判断是否存在’;’，接下来进一步进行 statement()语句分析，直到判断到没有再出现‘;’为止。  图 2 语法分析程序中 yucu()函数流程图 ### 1.3 statement()函数流程分析 statement()函数用于分析这段文法产生式： <语句> -> <赋值语句> <赋值语句> -> 标识符 = <表达式> 流程与分析此段文法产生式流程是一致的，首先会进入判断当前语句是否存在’=’， 如果存在’=’则对其进行相应的表达式分析。 这是因为，在这两句文法产生式中，’=’前面只可能是标识符，不可能是表达式， 因此，编译器可以对程序串进行依次读取，读取到’=’后，接下来读取的一定是表达式，不需要考虑’=’前面的情况。  图 3 语法分析程序的 statement() 函数 ### 1.4 expression()函数流程分析 expression()函数用于分析这段文法产生式： <表达式> -> <项>{+<项> | -­‐<项>} 流程与分析此段文法产生式流程是一致的，首先会进入 term()函数分析项的组成部分，然后判断是否出现’+’或’-­‐’，如果出现了，则根据文法产生式的规定，后边必然还需要进行项分析，因此进而再次进入 term()进行项分析，重复；如果不存在；则结束表达式分析。  图 4 语法分析程序的 expression()函数流程分析 ### 1.5 term()函数流程分析 term()函数用于分析这段文法产生式： <项> -> <因子>{\*<因子> | /<因子>} 流程与分析此段文法产生式流程是一致的，首先会进入 facotr()函数分析因子的组成部分，然后判断是否出现’\*’或’/’，如果出现了，则根据文法产生式的规定， 后边必然还需要进行因子分析，因此进而再次进入 factor()进行项分析，重复；如果不存在；则结束因子分析。这个过程和 expression()的表达式分析是基本一致的。