编译原理大作业1
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《编译原理大作业详解——从词法到语法分析》 编译原理是计算机科学中的重要组成部分,它涉及如何将高级编程语言转换为机器可执行的指令。在本篇中,我们将深入探讨编译器前端的两个核心组件:词法分析器和语法分析器,并以C--语言为例,详细讲解其设计与实现。 一、任务概述 1. 词法分析器:词法分析器是编译器的第一个阶段,负责识别输入源代码中的单词符号,如关键字、标识符、运算符等,并将它们转换为令牌(token)序列。在C--语言中,关键词包括`while`, `for`, `continue`等,运算符有`+`, `-`, `*`, `/`等,而界符如`(, )`, `{, }`等也需被正确识别。此外,词法分析器还需建立符号表,存储这些符号的属性。 2. 语法分析器:语法分析器则负责将词法分析器产生的令牌序列按照C--语言的语法规则进行解析,生成语法树或产生式序列。C--语言的语法涵盖了变量声明、表达式、分支语句、循环语句以及算术运算等。 二、软件需求 1. 词法分析器要求:需要以C/C++/Java/Python等语言实现,输入为C--源代码,输出为识别出的单词符号,包括关键字、标识符、界符、运算符、整数、浮点数、单字符和字符串,并生成符号表。 2. 语法分析器要求:输入为C--语言的token序列,输出为最左推导或规范规约的产生式序列。可以采用LL(1)语法分析方法,需要构造FIRST集合、FOLLOW集合以及LL(1)预测分析表。 三、输出示例 1. 词法分析输出:词素序列和TOKEN序列的展示,例如,`void main()`函数的词法分析结果会显示为一系列TOKEN,如`void`, `main`, `(, )`, `{, int, i, =, 2, ;, ...}`。 2. 语法分析输出:包括FIRST集和FOLLOW集的展示,以及预测分析表。例如,`const`的FIRST集可能包含`:`, `*`, `/`, `%`, `+`, `-`, `++`, `--`, `>`, `>=`, `<`, `<=`, `==`, `!=`, `=`, `+=`, `-=`, `*=`, `/=`, `%=`等。 在实现编译器的过程中,理解词法分析器和语法分析器的工作原理至关重要。词法分析器通过有限状态自动机理论识别单词符号,而语法分析器则依据自上而下或自下而上的分析算法进行语法规则匹配。两者之间紧密协作,共同确保源代码的正确解析。 总的来说,编译原理大作业是对学生对编译过程理解的深度考验,需要对语言的词法和语法特性有清晰的认知,并能运用编译原理的理论知识解决实际问题。通过这样的实践,不仅可以巩固理论学习,还能提升编程能力,为未来在软件开发领域的工作打下坚实基础。
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