编译原理实验报告
实验一
1、程序设计思路
在预处理处理程序的基础上，扩充程序，增加行注释。
首先，行注释以“\”开始，以回车“\n”结束。参照星注释的源代码。其次，要区分行注释与星注释，即星注释（指的是/* */ ）注释中包含行注释，行注释无效；行注释后有星注释，星注释无效。所以设计一个标记变量p，标记行注释。
2、 实现过程
输入的当前字符cur_c 等于''\"且old_c等于"\"，如果满足这样的条件，就将 in_comment改为ture，进入行注释。并且标记p=1。继续运行，当输入字符cur_c="\n"且p=1，表示行注释离开，将in_comment改为false。
3、源程序关键代码
加粗的为自己修改的代码。
#include <fstream.h>
#include <iostream.h>
void pro_process(char *);
void main( ) //测试驱动程序
{//定义扫描缓冲区
char buf[4048]={'\0'}; //缓冲区清0
//调用预处理程序
pro_process(buf);
//在屏幕上显示扫描缓冲区的内容
cout<<buf<<endl;}
void pro_process(char *buf) //预处理程序
{ ifstream cinf("source.txt",ios::in);
int i=0,p=0; //计数器
char old_c='\0',cur_c; //前一个字符，当前字符。
bool in_comment=false; //false表示当前字符未处于注释中。
while(cinf.read(&cur_c,sizeof(char))){ //从文件读一个字符
switch(in_comment){
case false:
if(old_c=='/' && cur_c=='*'){ //进入多行注释
i--; //去除已存入扫描缓冲区的字符'/'
in_comment=true;
}
else{
if(old_c=='/' && cur_c=='/'){ //进入行注释
i--;p=1; //去除已存入扫描缓冲区的字符'/'
in_comment=true;
}
else {
if(old_c=='\\' && cur_c=='\n') //发现续行
i--; //去除已存入扫描缓冲区的字符'\'
else {
if(cur_c>='A' && cur_c<='Z')//大写变小写
cur_c+=32;
if(cur_c =='\t' || cur_c =='\n') //空格取代TAB换行
cur_c=' ';
buf[i++]=cur_c ;}}}
break;
case true:
if((old_c=='*' && cur_c=='/')) //离开注释
in_comment=false;
if(cur_c=='\n'&&p==1) in_comment=false;
}//end of switch
old_c= cur_c; //保留前一个字符
}//end of while
buf[i++]='#'; //在源程序尾部添加字符'#'
}
4、结果的输入与输出
Source.txt
Begin/*S=2*3.14*R*R+2*3.14*
R*H*/
Real R,h,s;
s=2*3\
14*r*(r+++h) kmoiulEnd
运行结果如下：
实验二
1、程序设计思路：
编写一个自动机（ＤＦＡ）识别程序，判断一个字符序列是否为一个ＤＦＡ所识别。
首先在试验一的基础上，对输入的字符序列进行预处理，然后在输入字符，看其是否能被指定的DFA识别。构造DNA状态转换矩阵，由输入的字符，确定其是否有后继状态，即是否能被识别。
2、实现过程
DFA的主要函数是： scanner(char *);
核心代码如下：
while(buf[i]==' ')i++;
{int cur_state=0;
while(DFA[cur_state][col(buf[i])]){//存在后继状态
cur_state=DFA[cur_state][col(buf[i])];//进入下一状态
if(buf[++i]=='\0')break;//指向下一字符，判缓冲区内字符是否处理完。}
3、源程序关键代码
#include <iostream.h>
#include <fstream.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <conio.h>
const short WORDLEN=20;
struct code_val{
char code;char val[WORDLEN];
};
//单词编码表
const char code[]="{}ac=+$*,;()#";
//DFA列字符
const char COL_CHAR[]="a0=+*,;()# ";
//状态转换矩阵（DFA）
const int DFA[][11]={//strlen("a0=+*,;()# ")=11
{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,0},{11,11},0,12},{0},{0,0,0,13},{0},{0},{0},{0},{0},{0},{11,11}, {0,12},{0}
};
//预处理函数原型
void pro_process(char *);
//扫描函数原型
code_val scanner(char *);
//主函数
void main()
{ char buf[4048]={'\0'};//扫描缓冲区
//预处理
pro_process(buf);//显示buf
cout<<buf<<endl;
//单词识别
code_val t;//临时变量
do{
t=scanner(buf);//调用一次扫描器获得一个单词二元式
cout<<t.code<<'\t'<<t.val<<endl;//在屏幕显示单词二元式
}while(t.code!='#');
cout<<"End of lexical analysis!"<<endl;
getch();
}
int col(char);//转换函数
char search_table(char[]);//查单词二元式编码表函数
struct code_val scanner(char *buf)//扫描函数，每调用一次，返回一个单词的二元式。
{
static int i=0;//buf指针
struct code_val t={'\0',"NUL"};//临时变量
char token[WORDLEN]="";//用于拼接单词
//去除前导空格
while(buf[i]==' ')i++;
//开始识别单词
int cur_state=0;
while(DFA[cur_state][col(buf[i])]){//存在后继状态
cur_state=DFA[cur_state][col(buf[i])];//进入下一状态
if(buf[++i]=='\0')break;//指向下一字符，判缓冲区内字符是否处理完。
}
return t;//返回当前单词的二元式
}
//转换函数
int col(char c)
{
if(c>='a'&&c<='z')c='a';
if(c>='0'&&c<='9')c='0';
// const char COL_CHAR[]="a0=+*,;()# ";
for(int i=0;i<=(int)strlen(COL_CHAR);i++)
if(c==COL_CHAR[i])return i;
cout<<"Error char>"<<c<<endl;exit(0); //程序终止运行
}//预处理函数
void pro_process(char *buf)
{
ifstream cinf("source.txt",ios::in);
int i=0;char old_c='\0',cur_c;//计数器，前一个字符，当前字符。
bool in_comment=false;//状态标志，false表示当前字符未处于注释中。
while(cinf.read(&cur_c,sizeof(char))){//从文件读一个字符
switch(in_comment){
case false:
if(old_c=='/' && cur_c=='*'){//进入注释
i--;//去除已存入扫描缓冲区的字符'/'
in_comment=true;
}
else {
if(old_c=='\\' && cur_c=='\n') //去除续行符'\'，包括后续换行符。
i--;//去除已存入扫描缓冲区的字符'\'
else {
if(cur_c>='A' && cur_c<='Z') cur_c+=32;
if(cur_c=='\t' || cur_c=='\n') cur_c=' ';//空格
buf[i++]=cur_c ;}}
break;
case true:
if(old_c=='*' && cur_c=='/')//离开注释
in_comment=false;
}//end of switch
old_c= cur_c;//保留前一个字符
}//end of while
buf[i]='#';}
4、结果的输入与输出
输入内容在source.txt中，如下：
egin/*S=2*3.14*R*R+2*3.14*R*H*/
Real R,h,s;
s=2*3\
14*r*(r+++h) kmoiul
End
运行结果如下：
{ NUL
c NUL
i r
, NUL
i h
, NUL
i s
; NUL
i s
= NUL
x 2
* NUL
x 314
* NUL
i r
* NUL
( NUL
i r
$ NUL
+ NUL
i h
) NUL
i kmoiul
} NUL
# NUL
实验三
1、程序设计思路
在自上而下预测分析控制程序的基础上，根据文法规则进行语法分析，如字串是句子，写出文法的最左推导。根据表达式文法的预测分析表，对输入的符号串进行分析。输入的符号串需是单词二元式。若产生式匹配，则输出产生式。
2、实现过程
X 存放当前栈顶符号的工作单元，当X是终结符时，读入下一个符号；当X是非终结符时，判断其是否为#，若不是，则判断其M[X，a]是否是产生式（匹配），匹配则逆序出栈，然后按最左推导输出。具体代码如下：
for(i=strlen(p[M[lin(X)][col(t.code)]])-1;i>=0;i）
{stack[++top]=*(p[M[lin(X)][col(t.code)]]+i);
cout<<X<<"->"<<p[M[lin(X)][col(t.code)]]<<endl;}
3、源程序关键代码
#include <fstream.h>
#include <iostream.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
struct code_val{
char code;char val[20];
};
const char *p[ ]={ //指向产生式右部符号串
"TD","+TD","","FS","*FS","","(E)","i","x","y"
};
//0. E→TD D代表E'
//1. D→+TD
//2. D→ε
//3. T→FS S代表T'
//4. S→*FS
//5. S→ε
//6. F→(E)
//7. F→i
//8. F→x
//9. F→y
const char T[ ]="+*()ixy#"; //分析表的列符
const char NT[ ]="EDTSF"; //分析表的行符，行符为EE'TT'F。
const int M[ ][8]={
/*在预测分析表M中存放指针数组p的下标x，设M[i][j]=x，通过p[M[i][j]]=p[x]获取右部符号串。*/
{-1,-1,0,-1,0,0,0,-1},//p[0]指向第0个产生式右部符号串"TD"，-1表示出错。
{1,-1,-1,2,-1,-1,-1,2},
{-1,-1,3,-1,3,3,3,-1},
{5,4,-1,5,-1,-1,-1,5},
{-1,-1,6,-1,7,8,9,-1}
};
//函数原型
int lin(char ); //非终结符转换为行号
int col(char ); //终结转换为列号
bool isNT(char); //isNT判断是否是非终结符
bool isT(char); //isT判断是否是终结符。
void main(void)
{
int i,j=0;
ifstream cinf("lex_r.txt",ios::in); //从文件lex_r.txt输入数据
ofstream cout("par_r.txt",ios::out); //结果输出至文件par_r.txt（cout重定义）
struct code_val t; //定义结构变量，存放单词二元式。
cinf>>t.code>>t.val; //读一个单词的二元式
char stack[20]={'#','E'};int top=1; //栈赋初值
char X=' '; //用于显示，并非必要。
cout<<"step"<<'\t'<<"stack"<<'\t'<<"X"<<'\t'<<"t.code"<<endl; //用于显示，并非必要。
cout<<j<<')'; //用于显示，并非必要。
while(1){
cout<<'\t'; //用于显示，并非必要。
for(i=0;i<=top;i++) cout<<stack[i]; //用于显示，并非必要。
cout<<'\t'<<' '<<'\t'<<t.code<<endl;//用于显示，并非必要。
X=stack[top--]; //出栈
cout<<++j<<')'<<'\t'; //用于显示，并非必要。
for(i=0;i<=top;i++) cout<<stack[i]; //用于显示，并非必要。
cout<<'\t'<<X<<'\t'<<t.code<<endl; //用于显示，并非必要。
if(X=='#'){
if(X==t.code){cout<<"\tAcc"<<endl;break; //跳出循环}
else{cout<<"Err in #>"<<X<<'\t'<<t.code<<endl;exit(0);}
}//end of if(X=='#')
if(isT(X)){ //是否是终结符
if (X== t.code)
cinf>>t.code>>t.val; //读下一单词二元式
else{cout<<"Err in T>"<<X<<'\t'<<t.code<<endl;exit(0);}
continue;}//end of if(isT(X))
if(isNT(X)){ //是否是非终结符
if(M[lin(X)][col(t.code)]==-1){
cout<<"Err in NT>"<<X<<'\t'<<t.code<<endl;exit(0);
}
else{for(i=strlen(p[M[lin(X)][col(t.code)]])-1;i>=0;i--)
stack[++top]=*(p[M[lin(X)][col(t.code)]]+i);
cout<<X<<"->"<<p[M[lin(X)][col(t.code)]]<<endl;}
continue;}//end of if(isNT(X))
cout<<"Err in main( )>"<<X<<endl;exit(0);}//end of while
}//end of main
int lin(char c) //将EDTSF分别转换为01234
{ for(int i=0;i<(int)strlen(NT);i++)
if(c==NT[i])return i;
cout<<"Err in lin( ) >"<<c<<endl;exit(0);}
int col(char c) //将+* ()ixy#分别转换为01234567
{or(int i=0;i<(int)strlen(T);i++)if(c==T[i])return i;
cout<<"Err in col( )>"<<c<<endl;exit(0);}
bool isNT(char c) //是否是非终结符
{for(int i=0;i<(int)strlen(NT);i++) if(c==NT[i])return true;return false;}
bool isT(char c) //是否是终结符（不包括'#'）
{for(int i=0;i<(int)strlen(T)-1;i++)if(c==T[i])return true;return false;}
4、结果的输入与输出
文件lex_r.txt输入数据，如下：
i a + nul i b # nul
结果输出至文件par_r.txt，如下：
step stack X t.code
0) #E i
1) # E i
E->TD
#DT i
2) #D T i
T->FS
#DSF i
3) #DS F i
F->i
#DSi i
4) #DS i i
#DS +
5) #D S +
S->
#D +
6) # D +
D->+TD
#DT+ +
7) #DT + +
#DT i
8) #D T i
T->FS
#DSF i
9) #DS F i
F->i
#DSi i
10) #DS i i
#DS #
11) #D S #
S->
#D #
12) # D #
D->
# #
13) # #
Acc
实验四
1、程序设计思路
在LR语法分析器的控制程序的基础上，添加语义栈，在对字符串进行分析的同时，也翻译字符串。
2、实现过程
当action <0时，进行归约，action为-n,则
，即归约编号为n的产生式。
若action=-1，则归约产生式E→E+T。语义栈的栈顶 yu[top]应变为当前位置与其后第二个位置的和，如下：
case -1: yu[top]=yu[top]+yu[top+2];
同理，其余产生式的语义翻译也如下：
case -2:yu[top]=yu[top];
case -3:yu[top]=yu[top]*yu[top+2];
case -4:yu[top]=yu[top];
case -5:yu[top]=yu[top+1];
case -6:yu[top]=yu[top];
最后，当程序接受acc之后，输出翻译结果，即输入栈顶元素。
3、源程序关键代码
#include <fstream.h>
#include <iostream.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
struct code_val{char code;char val[20];};
const char *p[]={ "S→E","E→E+T","E→T","T→T*F","T→F","F→(E)","F→i" };
const char TNT[ ]="+*()i#ETF"; //LR分析表列的字符
const int M[][9]={ //LR分析表数字化，列字符+*()i#ETF用数字012345678标识。
{ 0, 0, 4, 0, 5,0, 1, 2, 3}, //0表示出错，s4用4表示。
{ 6, 0, 0, 0, 0,99}, //Acc用99表示
{-2, 7, 0,-2, 0,-2}, //r2用-2表示
{-4,-4, 0,-4, 0,-4},
{ 0, 0, 4, 0, 5, 0, 8, 2, 3},
{-6,-6, 0,-6, 0,-6},
{ 0, 0, 4, 0, 5, 0, 0, 9, 3},
{ 0, 0, 4, 0, 5, 0, 0, 0,10},
{ 6, 0, 0,11},
{-1, 7, 0,-1, 0,-1},
{-3,-3, 0,-3, 0,-3},
{-5,-5, 0,-5, 0,-5}
};
int col(char); //列定位函数原型
void main()
{int state[50]={0}; //状态栈初值
int yu[50]={0};
char symbol[50]={'#'}; //符号栈初值
int top=0; //栈顶指针初值
ofstream cout("par_r.txt"); //语法分析结果输出至文件par_r.txt
ifstream cin("lex_r.txt"); // lex_r.txt存放词法分析结果，语法分析器从该文件输入数据。
struct code_val t; //结构变量，存放单词二元式。
cin>>t.code>>t.val; //读一单词
int action;
int i,j=0; //输出时使用的计数器，并非必要。
cout<<"step"<<'\t'<<"状态栈"<<'\t'<<"符号栈"<<'\t'<<"输入符号"<<endl;// do{
cout<<j++<<')'<<'\t'; //输出step，并非必要。
for(i=0;i<=top;i++)cout<<state[i];cout<<'\t';//输出状态栈内容，并非必要。
for(i=0;i<=top;i++)cout<<symbol[i]; //输出符号栈内容，并非必要。
cout<<'\t'<<t.code<<endl; action=M[state[top]][col(t.code)];
if(action>0 && action!=99){ //移进
state[++top]=action;
symbol[top]=t.code;
yu[top]=atoi(t.val);
cin>>t.code>>t.val; //读一单词
}
else if(action < 0){ //归约
if(strcmp(p[-action]+3,"ε")) //ε产生式的右部符号串长度为0，无需退栈。
top=top-(strlen(p[-action])-3); //"→"为汉字,占二字节，故减3。
state[top+1]=M[state[top]][col(p[-action][0])]; //产生式左部符号
symbol[++top]=p[-action][0];
switch(action)
{
case -1: yu[top]=yu[top]+yu[top+2];break;
case -2:yu[top]=yu[top];break;
case -3:yu[top]=yu[top]*yu[top+2];break;
case -4:yu[top]=yu[top];break;
case -5:yu[top]=yu[top+1];break;
case -6:yu[top]=yu[top];break;
}
}
else if(action==99){ //接受
cout<<'\t'<<"Acc"<<endl;
cout<<'\t'<<yu[top]<<endl;
break;}
else{ //出错
cout<<"Err in main()>"<<action<<endl;break;}}
while(1);}
int col(char c) //将字符+* ()i#ETF分别转换为数字012345678
{ for(int i=0;i<(int)strlen(TNT);i++)
if(c==TNT[i])return i;
cout<<"Err in col char>"<<c<<endl;
exit(0); }
4、结果的输入与输出
语法分析器从该文件lex_r.txt输入数据，如下：
i 3
* nul
i 3
+ nul
i 5
# nul
语法分析结果输出至文件par_r.txt，如下：
step 状态栈 符号栈 输入符号
0) 0 # i
1) 05 #i *
2) 03 #F *
3) 02 #T *
4) 027 #T* (
5) 0274 #T*( i
6) 02745 #T*(i +
7) 02743 #T*(F +
8) 02742 #T*(T +
9) 02748 #T*(E +
10) 027486 #T*(E+ i
11) 0274865 #T*(E+i )
12) 0274863 #T*(E+F )
13) 0274869 #T*(E+T )
14) 02748 #T*(E )
15) 0274811 #T*(E) #
16) 02710 #T*F #
17) 02 #T #
18) 01 #E #
Acc
24
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