编译原理实验设计

编译原理课程设计哈尔滨师范大学计算机科学与技术编译原理课程设计姓名：XXX学号：XXXXXX班级：XXXXX年级：XXXXXX编译原理课程设计哈尔滨师范大学计算机科学与技术1词法分析一、实验目的设计、编制并调试一个词法分析程序，掌握词法分析的基本原理和词法分析在编译过程中的作用，熟悉关键字表等相关的数据结构与单词的类方法，加深对词法分析原理的理解，把握词法分析器的实现方法和技术。二、实验要求1.待分析的简单词法（1）关键字:mainintwhileifbreakelse（2）运算符和界符+-[]（）{}；（3）其他单词是标识符（ID）和整型常熟（NUM），通过以下正规式定义：ID=letter(letter|digit)*NUM=digitdigit*（4）空格有空白、制表符和换行符组成。空格一般用来分隔ID、NUM、运算符、界符和关键字，词法分析阶段通常被忽略。2.各种单词符号对应的简单编码表1简单语言单词符号及内部表示单词符号种别编码单词值单词符号种别编码单词值main33内部字符串二进制数值表示[43内部字符串二进制数值表示Int34]44While3545If36(46break37)47esle38{48letter(letter|digit)39}49digitdigit*40;50+41=51-423.词法分析程序的功能输入：所给文法的源程序字符串输出：二元组（temp，lexeme或value）构成的序列其中,temp为单词种别码，lexeme为存放的单词自身字符串；value位整型常数。4.识别语言单词的状态转换图我们知道，从语言单词符号的两种描述方式可以构造出识别语言单词的有穷自动机，它的非形式化描述就是状态转换图。通常，构造词法分析程序有两种方法。第一种方法是用手工方式，即根据识别语言单词编译原理课程设计哈尔滨师范大学计算机科学与技术2的状态图，使用某种高级语言，例如，java语言直接编写此法分析程序。第二种方法就是利用词法分析程序的自动生成工具LEX自动生成词法分析程序。下面以某种语言为例，对第一种方法做简要的介绍。例如，图2.1是识别表1的单词符号的状态转换图。l非d非ld非d+-/:=非=；其他图2.1识别表1所列的语言单词的状态转换图三、词法分析程序的算法思想算法的基本任务是从字符串表示的源程序中识别出具有独立的单词符号，其基本思是根据扫描到的单词符号的第一字种类，拼出相应的单词符号。1.主程序示意图主程序示意图如图3.1所示。其中初值包括如下两个方面。（1）关键字表的初值0123456778910111213编译原理课程设计哈尔滨师范大学计算机科学与技术3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（称关键字表），当扫描程序识别吃标识符时，查关键字表。如能查到匹配的单词，则该单词位关键字，否则为一般标识符。（2）程序中需要用到的主要变量为temp，lexeme和value。是否图3.1词法分析主程序示意图2.扫描子程序的算法思想首先设置3个变量：①lexeme用来存放构成单词符号的字符串；②value用来存放整型单词；③temp用来存放单词符号的种别码。扫描子程序主要部分流程如图3.2所示。是否数字运算符、界符等符号其他符号否是开始置初值调用扫描子程序输出单词二元组输入串结束结束开始变量初始化忽略空格是否文件结束拼字符串报错对不同符号给出相应的temp拼数temp=11Temp为对应关键字的单词种别码temp=10是否关键字结束编译原理课程设计哈尔滨师范大学计算机科学与技术4图3.2词法分析流程图四、运行结果1.正确的输入（test.in）及结果test.in文件内容如图4.1所示：图4.1正确的输入的结果result.out文件内容如图4.2所示：结束编译原理课程设计哈尔滨师范大学计算机科学与技术5图4.2result.out文件内容如果test.in中输入有误，则运行时提示：2.有误的输入及结果有误的输入结果分别如图4.3和图4.4所示：编译原理课程设计哈尔滨师范大学计算机科学与技术6图4.3有误的输入的结果图图4.4有误的输入的结果五、源程序（Token.javaMain.javalexer.java）编译原理课程设计哈尔滨师范大学计算机科学与技术71.Token.java源代码如下：packageSimpleLexer;classTag{publicfinalstaticintMAIN=33,INT=34,WHILE=35,IF=36,BREAK=37,ELSE=38,NUMBER=39,REAL=40,TRUE=41,FALSE=42,BASIC=43,ID=44,LE=45,GE=46,NE=47,EQ=48,AND=49,OR=50;}publicclassToken{publicfinalinttag;publicToken(intt){tag=t;}publicStringtoString(){Stringtemp=;switch(tag){case'+':case'-':case'*':case'/':case'=':case'':case'':temp=OPERATOR,;break;case'(':case')':case'{':case'}':case';':temp=DELIMITER,;break;}return+temp+(char)tag+;}}classNumextendsToken{publicfinalintvalue;publicNum(intv){super(Tag.NUMBER);value=v;编译原理课程设计哈尔滨师范大学计算机科学与技术8}publicStringtoString(){returnNUMBER,+value+;}}classRealextendsToken{publicfinalfloatvalue;publicReal(floatv){super(Tag.REAL);value=v;}publicStringtoString(){returnREAL,+value+;}}classWordextendsToken{publicStringlexeme=;publicWord(Strings,inttag){super(tag);lexeme=s;}publicStringtoString(){Stringtemp=;switch(tag){caseTag.MAIN:caseTag.WHILE:caseTag.BREAK:caseTag.IF:caseTag.ELSE:temp=KEYWORD;break;caseTag.ID:temp=ID;break;caseTag.TRUE:caseTag.FALSE:temp=BOOLVALUE;break;caseTag.LE:caseTag.GE:编译原理课程设计哈尔滨师范大学计算机科学与技术9caseTag.NE:caseTag.EQ:temp=OPERATOR;break;}return+temp+,+lexeme+;}publicstaticfinalWordand=newWord(&&,Tag.AND),or=newWord(||,Tag.OR),eq=newWord(==,Tag.EQ),ne=newWord(,Tag.NE),le=newWord(=,Tag.LE),ge=newWord(=,Tag.GE);publicstaticfinalWordTrue=newWord(true,Tag.TRUE),False=newWord(false,Tag.FALSE);}classTypeextendsWord{publicintwidth=0;publicType(Strings,inttag,intw){super(s,tag);width=w;}publicStringtoString(){returnBASICTYPE,+lexeme+;}publicstaticfinalTypeInt=newType(int,Tag.BASIC,4),Float=newType(float,Tag.BASIC,8),Char=newType(char,Tag.BASIC,1),Bool=newType(bool,Tag.BASIC,1);}2.Main.java源代码如下：packageSimpleLexer;importjava.io.*;publicclassMain{publicstaticvoidmain(String[]args)throwsIOException{if(args.length1){System.err.println(parametererror!!);return;}PrintStreamconsole=System.out;BufferedInputStreamin=newBufferedInputStream(newFileInputStream(args[0]));PrintStreamout=newPrintStream(newBufferedOutputStream(编译原理课程设计哈尔滨师范大学计算机科学与技术10newFileOutputStream(result.out)));System.setOut(out);System.setIn(in);lexerlex=newlexer();intcount=0;do{try{System.out.print(lex.scan()+);if(++count%3==0)System.out.println();out.flush();}catch(LexErrore){//TODO:handleexceptionSystem.err.println(e);}}while(System.in.available()0);out.close();System.setOut(console);}}classLexErrorextendsException{publicLexError(){//TODOAuto-generatedconstructorstub}publicLexError(Stringmsg){super(msg);}}3.lexer.java源代码如下：packageSimpleLexer;importjava.io.*;importjava.util.*;publicclasslexer{publicstaticintline=1;charpeek='';Hashtablewords=newHashtable();voidreserve(Wordw){words.put(w.lexeme,w);}publiclexer(){reserve(newWord(if,Tag.IF));reserve(newWord(else,Tag.ELSE));reserve(newWord(while,Tag.WHILE));编译原理课程设计哈尔滨师范大学计算机科学与技术11reserve(newWord(break,Tag.BREAK));reserve(newWord(main,Tag.MAIN));reserve(Word.True);reserve(Word.False);reserve(Type.Int);reserve(Type.Char);reserve(Type.Bool);reserve(Type.Float);}voidreadch()throwsIOException{peek=(char)System.in.read();}booleanreadch(charc)throwsIOException{readch();if(peek!=c)returnfalse;peek='';returntrue;}publicTokenscan()throwsIOException,LexError{for(;;read