C语言词法分析器和C-语言语法分析器编译原理课程设计(48页).doc

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1、-C语言词法分析器和C-语言语法分析器编译原理课程设计-第 46 页编译原理课程设计课程报告题目 C语言词法分析器和C-语言语法分析器 学生姓名 学生学号 指导教师 提交报告时间 2019 年 6 月 8 日C语言词法分析器1 实验目的及意义1. 熟悉C语言词法2. 掌握构造DFA的过程3. 掌握利用DFA实现C语言的词法分析器4. 理解编译器词法分析的工作原理2 词法特点及正则表达式2.1词法特点2.1.1 保留字AUTO, BREAK , CASE , CHAR , CONST , CONTINUE , DEFAULT , DO , DOUBLE , ELSE, ENUM , EXTERN

2、 , FLOAT , FOR , GOTO, IF , INT , LONG , REGISTER , RETURN, SHORT , SIGNED , SIZEOF , STATIC , STRUCT , SWITCH , TYPEDEF , UNION , UNSIGNED , VOID, VOLATILE , WHILE,2.1.2 符号 2.2 正则表达式 whitespace = (newline|blank|tab|comment)+ digit=0|.|9 nat=digit+ signedNat=(+|-)?nat NUM=signedNat(“.”nat)? letter =

3、 a|.|z|A|.|Z ID = letter(letter|digit|“_”)+ CHAR = other+ STRING = “other+”3 Token定义3.1 token类型保留字auto break case char const continue default do double elseenum extern float for gotoif int long redisterreturnshort signed sizeof static struct switch typedef union unsignedvoid volatile while特殊符号+ - *

4、/ + - += -= *= = = != = ; , ( ) /* */ :文件结束、错误EOF ERROR其它tokenNUM ID CHARACTER STRINGtypedef enum /错误、结束 ENDFILE,ERROR, /保留字 AUTO,BREAK,CASE,CHAR,CONST,CONTINUE ,DEFAULT , DO ,DOUBLE, ELSE, ENUM, EXTERN , FLOAT ,FOR , GOTO,IF, INT, LONG,REGISTER , RETURN, SHORT, SIGNED ,SIZEOF ,STATIC, STRUCT ,SWITC

5、H, TYPEDEF ,UNION, UNSIGNED , VOID,VOLATILE , WHILE, /其他token ID,NUM,CHARACTER,STRING,/特殊符号 /+、-、*、/、+、-、+=、-=、*=、=、=、!=、=、;、,、(、)、/、/*、*/、:PLUS,MINUS,TIMES,OVER,SELFPLUS,SELFMINUS,PLUSASSIGN,MINUSASSIGN,TIMESASSIGN,LT,LEQ,GT,GEQ,EQ,NEQ,ASSIGN,SEMI,COMMA,LPAREN, MINUSASSIGN,TIMESASSIGN,LT,LEQ,GT,GEQ

6、,EQ,NEQ,ASSIGN,SEMI,COMMA,LPAREN, RPAREN,LBRACKET,RBRACKET, LCBRACKET,RCBRACKET,LCOMMENT,RCOMMENT,COLON TokenType;3.2 tokenType类型代码4 DFA设计4.1 注释的DFA设计注释的DFA如下所示，一共分为5个状态，在开始状态1时，如果输入的字符为/,则进入状态2，此时有可能进入注释状态，如果在状态2时，输入的字符为*，则进入注释状态，状态将转到3，如果在状态3时，输入的字符为*，则有可能结束注释状态，此时状态将转到状态4，如果在状态4时输入的字符为/，则注释状态结束，状

7、态转移到结束状态。4.2 词法分析的DFA设计词法分析的DFA如下所示，一共分为10个状态：START、INNUM、INNUM1、INNUM2、INID、INCOMPARE、INOPERATE、INSTRING、INCHAR、DONE。状态START表示开始状态，状态INNUM，INNUM1，INNUM2表示数字类型（NUM）Token的状态，状态INID表示标示符（ID）类型Token的状态，状态INOPERATE表示算数运算符型Token的状态，状态INOCOMPARE表示比较运算符型Token的状态，INSTRING表示字符串（STRING）类型Token的状态，INCHAR表示字符（C

8、HARACTER）类型Token的状态，状态DONE表示接收状态。l 在开始状态START时 如果输入的字符为空白符，如空格换行等，则仍在START状态 如果输入的字符为digit，则进入状态INNUM，即可能是数字类型（NUM）Token的状态 如果输入的字符为letter，则进入状态INID，即可能是标识符类型Token的状态 如果输入的字符为、=2) b+=0.1 a+;6.2 测试结果6.3结果分析test.c文件中包括注释，保留字，整数和小数，标识符，特殊符号，字符串以及错误输入。本程序成功对test.c文件进行了词法分析，对注释进行了忽略，输出了相应的行号、类型、取值，对于错误的输

9、入显示ERROR。7 小结通过编写C语言词法分析器，我对编译器的基本原理有了更深的认识，同时掌握了DFA的设计与实现。在最开始的编写过程中，我总是把词法和语法分析混淆，比如一些错误应该在语法分析中判断，我却写进了词法分析中，后来我逐步认识到词法分析的作用就是提取源代码中的Token。在DFA的实现过程中，我主要参考了书后tiny语言DFA的实现方法，将它扩展到C语言。另外C语言词法比较复杂，因为时间关系我省略了一些，比如位运算符，转义字符等等，希望今后能完善。C-语言语法分析器1 实验目的及意义用C语言编制Tiny/C-语言的语法分析程序，实现对词法分析程序所提供的Token序列的语法检查和结

10、构分析。 2 文法规则（EBNF）programdeclaration-listdeclaration_list declaration declaration declarationvar-declaration|fun-declarationvar_declaration type-specifier ID; | type-specifier ID NUM;type - specifier int | voidfun-declatationtype-specifier ID (params) | compound-stmtparamsparam_list | voidparam_listp

11、aram, paramparam type-specifier ID compound-stmt local-declaration statement-listlocal-declarations empty var- declarationstatement-liststatementstatementexpression-stmt | compound-stmt | selection-stmt | iteration-stmt | return-stmtexpression-stmt expression;selection-stmtif (expression) statement

12、else statementiteration-stmtwhile (expression)statementreturn-stmtreturn expression;expression var = expression | simple-expressionrelop = | | = | = = | ! =varID | ID expressionsimple-expressionadditive-expression relop additive-expression additive-expressiontermaddop term addop + | -termfactormulop

13、 factor mulop * | /factor(expression) | var | call | NUMcallID( args )argsarg-list | emptyarg-list expression, expression3 节点类型及定义3.1节点类型节点类型描述子节点IntKInt型变量或返回值无VoidKvoid型变量或返回值无IdK标示符id无ConstK数值无Var_DeclK变量声明变量类型+变量名Var_DeclK数组声明数组名+数组大小FunK函数声明返回类型+函数名+参数列表+函数体ParamsKFunK的参数列表参数（如果有多个参数，则之间为兄弟节点）P

14、aramKFunK的参数参数类型+参数名CompK复合语句体变量声明列表+语句列表Selection_StmtKif条件表达式+IF体+ELSE体Iteration_StmtKwhile条件表达式+循环体Return_StmtKreturn表达式AssignK赋值被赋值变量+赋值变量OpK运算运算符左值+运算符右值Arry_ElemK数组元素数组名+下标CallK函数调用函数名+参数列表ArgsKCallK的参数列表表达式UnkownK未知节点无3.2节点定义typedef struct treeNodestruct treeNode * child4;struct treeNode * si

15、bling;int lineno;NodeKind nodekind;union TokenType op; int val; const char * name; attr; ExpType type; TreeNode;4 代码结构分析文法programdeclaration-list分析函数TreeNode * parse(void)说明C-程序由一个声明序列组成，parse（void）函数首先执行getToken()然后直接调用declaration_list()返回树节点代码TreeNode * parse(void)TreeNode * t;token = getToken();t

16、 = declaration_list();if(token!=ENDFILE) syntaxError(endfile error);return t;文法declaration_list declaration declaration 分析函数TreeNode * declaration_list(void)说明声明序列是由若干声明构成，declaration_list(void)函数中直接调用declaration()函数返回树节点，当前token为INT或VOID时，调用declaration()返回之前树节点的兄弟节点。代码TreeNode * declaration_list(vo

17、id)TreeNode * t = declaration();TreeNode * p =t;/程序以变量声明开始 while(token!=INT)&(token!=VOID)&(token!=ENDFILE) syntaxError(开始不是类型声明); token = getToken(); if(token=ENDFILE) break; while(token=INT|token=VOID)TreeNode * q;q = declaration();if (q!=NULL)if (t=NULL)t=p=q;elsep-sibling=q;p=q;match(ENDFILE);re

18、turn t;文法declarationvar-declaration|fun-declarationvar_declaration type-specifier ID; | type-specifier ID NUM;fun-declatationtype-specifier ID (params) | compound-stmt type-specifier int | void分析函数 TreeNode * declaration(void)说明首先判断类型，执行match函数， 匹配类型和ID，向前探测1个token的值确定是函数声明还是变量声明，如果token为，则是数组变量声明，返

19、回节点Array_DeclK, token为（,则是函数声明，返回节点FunK, token为;则是普通变量声明，返回节点Var_DeclK代码TreeNode * declaration(void)TreeNode * t = NULL;TreeNode * p = NULL;TreeNode * q = NULL;TreeNode * s = NULL;TreeNode * a = NULL;if (token=INT)p=newNode(IntK);match(INT);else if (token=VOID)p=newNode(VoidK);match(VOID);else synta

20、xError(type error);if(p!=NULL&token=ID)q = newNode(IdK);q-attr.name = copyString(tokenString); match(ID);if (token=LPAREN)t = newNode(FunK);t-child0 = p; /p是t子节点t-child1 = q;match(LPAREN);t-child2 = params();match(RPAREN);t-child3 = compound_stmt();else if (token=LBRACKET)t = newNode(Var_DeclK);a =

21、newNode(Arry_DeclK);t-child0 = p; /p是t子节点t-child1 = a;match(LBRACKET);s = newNode(ConstK);s-attr.val = atoi(tokenString);match(NUM);a-child0=q;a-child1=s;match(RBRACKET);match(SEMI);else if (token=SEMI)t = newNode(Var_DeclK);t-child0 = p;t-child1 = q;match(SEMI);elsesyntaxError();elsesyntaxError();r

22、eturn t;文法paramsparam_list | void分析函数TreeNode * params(void)说明参数列表，根节点ParamsK，首先判断token是否是VOID，如果是VOID则匹配，判断下一个token，如果是右括号，则参数列表中只有子节点VoidK，如果是ID，则子节点是param_list,如果开始时token是INT,则参数列表子节点是param_list代码TreeNode * params(void)TreeNode * t = newNode(ParamsK);TreeNode * p = NULL;if (token=VOID)p = newNode

23、(VoidK);match(VOID);if (token=RPAREN)if(t!=NULL)t-child0 = p;else/参数列表为(void id,) t-child0 = param_list(p);else if (token=INT)t-child0 = param_list(p);else syntaxError();return t;文法param_listparam, param分析函数TreeNode * param_list(TreeNode * k)说明说明参数列表由param序列组成，并由逗号隔开。param_list(TreeNode * k)函数使用递归向下

24、分析方法直接调用param(TreeNode * k)函数，并返回树节点代码TreeNode * param_list(TreeNode * k)TreeNode * t = param(k);TreeNode * p = t; k = NULL;/没有要传给param的VoidK，所以将k设为NULLwhile (token=COMMA)TreeNode * q = NULL;match(COMMA);q = param(k);if (q!=NULL)if (t=NULL)t=p=q;elsep-sibling = q;p = q;return t;文法param type-specifie

25、r ID 分析函数TreeNode * param(TreeNode * k)说明探测token是INT还是VOID，决定子节点类型是IntK还是VoidK，IdK作为第二个子节点，向前探测一个token，如果是左中括号，则产生第三个子节点代码TreeNode * param(TreeNode * k)TreeNode * t = newNode(ParamK);TreeNode * p = NULL;TreeNode * q = NULL;if(k=NULL&token=VOID)p = newNode(VoidK);match(VOID);else if(k=NULL&token=INT)

26、p = newNode(IntK);match(INT);else if (k!=NULL)p = k;if(p!=NULL)t-child0 = p;if (token=ID)q = newNode(IdK);q-attr.name = copyString(tokenString);t-child1 = q;match(ID);elsesyntaxError();if (token=LBRACKET&(t-child1!=NULL)/match(LBRACKET);t-child2 = newNode(IdK);match(RBRACKET);else return t; else syn

27、taxError();return t;文法compound-stmt local-declaration statement-list分析函数TreeNode * compound_stmt(void)说明复合语句，直接调用local_declaration()函数和statement_list()函数，产生两个子节点代码TreeNode * compound_stmt(void) TreeNode * t = newNode(CompK);match(LCBRACKET);t-child0 = local_declaration();t-child1 = statement_list();

28、 match(RCBRACKET);return t;文法local-declarations empty var- declaration分析函数TreeNode * local_declaration(void)说明全局变量声明，可以是空，也可以是若干变量声明，首先判断token是否等于INT或VOID，从而得知是否为空，若不为空则创建一个Var_DeclK节点代码TreeNode * local_declaration(void) TreeNode * t = NULL;TreeNode * q = NULL;TreeNode * p = NULL;while(token=INT | t

29、oken=VOID) p = newNode(Var_DeclK);if(token=INT)TreeNode * q1 = newNode(IntK);p-child0 = q1;match(INT);else if(token=VOID)TreeNode * q1 = newNode(VoidK);p-child0 = q1;match(INT);if(p!=NULL)&(token=ID) TreeNode * q2 = newNode(IdK); q2-attr.name = copyString(tokenString);p-child1 = q2;match(ID);if(toke

30、n=LBRACKET) TreeNode * q3 = newNode(Var_DeclK);p-child3 = q3;match(LBRACKET);match(RBRACKET);match(SEMI);else if(token=SEMI)match(SEMI);elsematch(SEMI); else syntaxError();if(p!=NULL)if(t=NULL)t = q = p;elseq-sibling = p;q = p;return t;文法statement-liststatement分析函数TreeNode * statement_list(void)说明调用

31、statement()创建根节点，向前探测一个token，创建兄弟节点代码TreeNode * statement_list(void) TreeNode * t = statement(); TreeNode * p = t;while (IF=token | LCBRACKET=token | ID=token | WHILE=token | RETURN =token | SEMI=token | LPAREN=token | NUM=token) TreeNode * q;q = statement();if(q!=NULL)if(t=NULL) t = p = q;else p-si

32、bling = q;p = q;return t;文法statementexpression-stmt| compound-stmt | selection-stmt | iteration-stmt | return-stmt分析函数TreeNode * statement(void)说明statement由表达式或复合语句或if语句或while语句或return语句构成。statement(void)函数通过判断先行Token类型确定到底是哪一种类型。如果是IF则调用selection_statement()，如果是WHILE，则调用iteration_stmt()，如果是RETURN，则

33、调用return()，如果是左大括号，则是复合语句类型，如果是ID、SEMI、LPAREN、NUM，则是表达式语句类型代码TreeNode * statement(void) TreeNode * t = NULL;switch(token)case IF:t = selection_stmt(); break;case WHILE:t = iteration_stmt(); break;case RETURN:t = return_stmt(); break;case LCBRACKET:t = compound_stmt(); break;case ID: case SEMI: case

34、LPAREN: case NUM: t = expression_stmt(); break;default:syntaxError();token = getToken();break;return t;文法expression-stmt expression;分析函数TreeNode * expression_stmt(void)说明说明表达式语句有一个可选的且后面跟着分号的表达式。expression_stmt(void)函数通过判断先行token类型是否为分号，如果不是则直接调用函数expression()代码TreeNode * expression_stmt(void) TreeNode * t = NULL;if(token=SEMI)