编译原理课程设计报告——词法分析器

课程设计任务书设计题目词法分析器的构造成绩主要内容对C语言的一个子集设计并实现一个简单的词法分析器，掌握利用状态转换图设计词法分析器的基本方法。利用该词法分析器完成对源程序字符串的词法分析。输出形式是源程序的单词符号二元式的代码，并保存到文件中。指导教师意见该生能按时完成课程设计任务书所规定的程序设计，综合运用所学知识独立分析和解决问题的能力。程序设计方案。论文论述，文理，格式。程序运行结果。程序验收时回答问题。签名：目录引言...............................................................4第一章概述.....................................................51.1设计内容....................................................51.2设计要求...................................................5第二章设计的基本原理...........................................62.1............................................................62.2............................................................6第三章程序设计.................................................73.1总体方案设计...............................................73.2各模块设计.................................................8第四章程序测试.................................................94.1一般测试4.2出错处理测试第五章结论.....................................................10参考文献...........................................................10附录程序清单.................................................11引言《编译原理》是国内外各高等院校计算机科学技术类专业，特别是计算机软件专业的一门重要专业课程。该课程系统地向学生介绍编译程序的结构、工作流程及编译程序各组成部分的设计原理和实现技术。由于该课程理论性和实践性都比较强，内容较为抽象复杂，涉及到大量的软件设计算法，因此，一直是一门比较难学的课程。为了使学生更好地理解和掌握编译技术的基本概念、基本原理和实现方法，实践环节非常重要，只有通过上机进行程序设计，才能使学生对比较抽象的教学内容产生具体的感性认识，增强学生综合分析问题、解决问题的能力，并对提高学生软件设计水平大有益处。编译原理涉及词法分析，语法分析，语义分析及优化设计等各方面。词法分析阶段是编译过程的第一个阶段，是编译的基础。这个阶段的任务是从左到右一个字符一个字符地读入源程序，即对构成源程序的字符流进行扫描然后根据构词规则识别单词(也称单词符号或符号)。词法分析程序实现这个任务。词法分析程序可以使用Lex等工具自动生成。从左到右逐个字符对构成源程序的字符串进行扫描，依据词法规则，识别出一个一个的标记（token），把源程序变为等价的标记串序列。执行词法分析的程序称为词法分析器，也称为扫描器。词法分析是所有分析优化的基础，涉及的知识较少，如状态转换图等，易于实现。本次课程设计，我的选题是词法分析，C++代码实现。第一章概述1.1设计内容对C语言的一个子集设计并实现一个简单的词法分析器，掌握利用状态转换图设计词法分析器的基本方法。1.2设计要求利用该词法分析器完成对源程序字符串的词法分析。输出形式是源程序的单词符号二元式的代码，并保存到文件中。(1)假设该语言中的单词符号及种别编码如下表所示。单词符号及种别编码单词符号种别编码单词符号种别编码main1[28int2]29char3{30if4}31else5,32for6:33while7；34标识符ID10＞35整型常数NUM20＜36=21＞＝37+22＜＝38-23＝＝39*24！＝40/25&41(26&&42)27||43(2)关键字mainintcharifelseforwhile都是小写并都是保留字。算符和界符=+－*/&＜＜＝＞＞＝＝＝!＝&&||,:;{}[]()ID和NUM的正规定义式为：ID→letter(letter|didit)*NUM→digitdigit*letter→a|…|z|A|…|Zdigit→0|…|9如果关键字、标识符和常数之间没有确定的算符或界符作间隔，则至少用一个空格作间隔。空格由空白、制表符和换行符组成。第二章设计原理2.1符号分类程序语言的单词符号一般分为以下五种：关键字标识符常数运算符界符2.2.词法分析器的二元输出（单词种别，单词符号的属性值）单词种别用整数编码，关键字一字一种，标识符统归为一种，常数一种，各种符号各一种。2.3正规式和状态转换图第三章程序设计3.1总体模块设计/*用来存储目标文件名*/stringfile_name;/*提取文本文件中的信息。*/stringGetText();/*获得一个单词符号,从位置i开始查找。//并且有一个引用参数j，用来返回这个单词最后一个字符在str的位置。*/stringGetWord(stringstr,inti,int&j);/*这个函数用来除去字符串中连续的空格和换行intDeleteNull(stringstr,inti);/*判断i当前所指的字符是否为一个分界符，是的话返回真，反之假*/boolIsBoundary(stringstr,inti);/*判断i当前所指的字符是否为一个运算符，是的话返回真，反之假*/boolIsOperation(stringstr,inti);/*此函数将一个pair数组输出到一个文件中*/voidOutFile(vectorpairint,stringv);/*此函数接受一个字符串数组，对它进行词法分析，返回一个pair型数组*/vectorpairint,stringanalyst(vectorstringvec);/*此函数判断传递的参数是否为关键字，是的话，返回真，反之返回假*/boolIsKey(stringstr);3.2各模块设计1.首先根据上面单词符号表及ID和NUM的正规定义式，构造出状态转换图；2.定义相关的变量和数据结构。关键字作为特殊标识符处理，把它们预先安排在一张表格中（称为关键字表），当扫描程序识别出标识符时，查关键字表。如能查到匹配的单词，则该单词为关键字，否则为一般标识符。关键字表为一个字符串数组，其描述如下：charKEY_WORDS[7]={″main″,″int″,″char″,″if″,″else″,″for″,″while″}；用以存放单词符号二元式的数据结构可如下定义：classWord_Analyzer{public:charContent[MAXLENGTH];intval;voidprint();};3.按照编译程序一遍扫描的要求，把词法分析器Scaner作为一个独立的子程序来设计，通过对Scaner的反复调用识别出所有的单词符号；4.当Scaner识别出一个单词符号时，则将该单词符号的二元式写入到输出文件中。若Scaner无法识别出一个单词符号时，则调用错误处理程序PrintError，显示当前扫描到的字符及其所在行、列位置，并跳过该字符重新开始识别单词符号。第四章程序测试4.1正常测试测试该设计词法分析器，可对下面的源程序进行词法分析：main(){inti=10;while(i)i=i-1;}输出如下二元式代码序列：(1,main)(26,()(27,))(30,{)(2,int)(10,i)(21,=)(20,10)(34,;)(7,while)(26,()(10,i)(27,))(10,i)(21,=)(10,i)(23,-)(20,1)(34,;)(31,})第五章结论该词法分析器功能良好，可以完成预定的要求。参考文献：《程序设计语言编译原理》陈火旺《C++程序设计》谭浩强程序清单：#includeiostream#includevector#includestring#includefstreamusingnamespacestd;/*用来存储目标文件名*/stringfile_name;/*提取文本文件中的信息。*/stringGetText();/*获得一个单词符号,从位置i开始查找。//并且有一个引用参数j，用来返回这个单词最后一个字符在str的位置。*/stringGetWord(stringstr,inti,int&j);/*这个函数用来除去字符串中连续的空格和换行//第一个参数为目标字符串，第二个参数为开始位置//返回值为连续的空格和换行后的第一个有效字符在字符串的位置*/intDeleteNull(stringstr,inti);/*判断i当前所指的字符是否为一个分界符，是的话返回真，反之假*/boolIsBoundary(stringstr,inti);/*判断i当前所指的字符是否为一个运算符，是的话返回真，反之假*/boolIsOperation(stringstr,inti);/*此函数将一个pair数组输出到一个文件中*/voidOutFile(vectorpairint,stringv);/*此函数接受一个字符串数组，对它进行词法分析，返回一个pair型数组*/vectorpairint,stringanalyst(vectorstringvec);/*此函数判断传递的参数是否为关键字，是的话，返回真，反之返回假*/boolIsKey(stringstr);intmain(){stringcom1=;stringcom2=\n;stringfileline=GetText();intbegin=0,end=0;vectorstringarray;do{begin=DeleteNull(fileline,begin);stringnowString;nowString=GetWord(fileline,begin,end);if(end==-1)break;if(nowString.compare(com1)&&nowString.compare(com2))array.push_back(nowString);begin=end+1;}while(true);vectorpairint,stringmid_result;mid_result=analyst(array);OutFile(mid_result);cout**********************************************************************\n;cout***程序已完成词法分析，分析结果已经存储在文件file_name中！！！***\n;cout**********************************************************************\n;system(pause);return0;}/*提取文本文件中的信息*/stringGetText(){stringfile_name1;cout请输入源文件名（包括路径和后缀名）：;cinfile_name1;ifstreaminfile(f