编译原理课程设计，Python基于 LR (1) 分析的类 C 语言语法分析器源代码+使用说明

# Syntax Parser **《编译原理》课程设计，基于 LR (1) 分析的类 C 语言语法分析器**（本项目配套的 [词法分析器](https://github.com/LIU42/LexicalParser)） ## 项目简介 本项目为基于 LR (1) 分析的类 C 语言语法分析器，可以实现针对一种类似 C 语言程序的 Token 序列（由 [词法分析器](https://github.com/LIU42/LexicalParser) 生成）进行语法分析，给出合法判断、出错位置及大致原因。 本项目提供的默认文法支持除了： - 复杂的指针类型（如函数指针，行指针等） - 关键字 typedef 及相关的类型定义 - 编译预处理指令 以外大部分的 C 语言语法规则。此外还有一些额外的关键字，详见 [词法分析器](https://github.com/LIU42/LexicalParser) 中的介绍。 ## 实现方案 ### 工作流程 整个项目的工作流程如下： 1. 首先读入文法配置文件（<u>configs/grammar.json</u>）中描述语法规则的带有拓广产生式的 2 型文法，并根据该文法利用项目集规范族法构造识别活前缀的有穷自动机（状态转换表）。 2. 其次根据状态转换表，判断项目类型，逐一添加 ACTION 表项和 GOTO 表项，分别构造 ACTION 表和 GOTO 表。 3. 最后根据 ACTION 表和 GOTO 表，以及错误信息配置文件（<u>configs/message.json</u>）利用 LR (1) 分析流程，对输入的 Token 序列进行语法分析和错误处理。 当检测到语法错误时，采用恐慌模式（Panic）错误恢复策略，即不断丢弃下一个 Token，直到找到一个能够进行正常分析的 Token 继续分析。 ### 伪代码描述 伪代码仅表示程序的处理逻辑，与真正的实现不完全一致。 ``` 创建状态栈和符号栈; while (指针未到达末尾 && 分析结束标志为假) { 根据指针位置取出待分析的 Token; 查询 ACTION 表获取该 Token 对应的操作; if (无对应操作) { ACTION 出错处理程序; } else if (为接受操作) { 分析结束标志设为真; } else if (为移进操作) { 当前 Token 压入符号栈; 对应 ACTION 表值压入状态栈; 指针后移一位; } else if (为归约操作) { 从符号栈中弹出指定数量的符号进行归约，将归约后的符号重新压入栈中; 从状态栈中弹出相同数量的符号，之后用栈顶状态和归约后的符号查询 GOTO 表; if (GOTO 表查询结果为空) { GOTO 出错处理程序; } GOTO 表查询结果压入状态栈中; } } ``` ## 使用说明 configs 目录下的 grammar.json 文件为本项目的文法配置文件，本项目提供一种默认的文法，也可根据需要调整其中内容，其结构如下： ```json5 { "formulas": [ /* * 语法规则文法产生式列表，要求 II 型文法 * 编写规则形如："[SelectionStatement] -> <keywords,if> <bounds,(> [Expression] <bounds,)> [Statement]" * 非终结符以[]包裹，名称可自定义 * 终结符按照 Token 的表示规则：<所属类型,内容> * 不同的符号间以空格分隔 */ ] } ``` configs 目录下的 message.json 文件为本项目的错误信息配置文件，用于根据出错的符号确定错误原因，本项目提供一组默认的配置，也可根据需要调整其中内容，其结构如下： ```json5 { "messages": [ { "token": /* 出错的 Token，表示规则为 <所属类型,内容> */, "message": /* 对应的出错原因描述 */ } // 类似地可添加多个规则 ], "defaults": // 默认的出错原因描述，在没有成功匹配时调用 } ``` 本项目不依赖任何第三方库，由于文法产生式数量较多，构建 ACTION 表和 GOTO 表为一项耗时操作。运行 <u>tables/build.py</u> 文件即可根据配置的文法生成 ACTION 表和 GOTO 表并保存在本地： - 生成的 ACTION 表和 GOTO 表位于 <u>examples/tables/</u> 目录下，执行生成任务前若该目录不存在请先创建，其中 action.txt 文件为 ACTION 表内容，goto.txt 文件为 GOTO 表内容。 - 生成报告位于 <u>examples/reports/</u> 目录下，执行生成任务前若该目录不存在请先创建，其中 items.txt 文件为生成的项目集，conflicts.txt 文件为表项冲突。 运行主程序 main.py 即可进行语法分析。本项目提供了一些测试用例，也可根据需要调整输入和输出文件路径。