编译原理之词法分析实验（附完整C/C++代码与总结）

news2024/11/25 4:30:15

一、实验内容

        通过完成词法分析程序，了解词法分析的过程。编制一个读单词程序，对PL/0语言进行词法分析，把输入的字符串形式的源程序分割成一个个单词符号，即基本保留字、标识符、常数、运算符、分界符五大类。

        对PL/0语言进行词法分析，把输入的字符串形式的源程序分割成一个个单词符号，其词法描述如下：

（1）关键字：

begin，call，const，do，end，if，odd，procedure，read，then，var，while，write

（2） 标识符：用来表示各种名字，必须以字母开头小于10位字符组成

（3） 数字：以0-9组成小于14位的数字

（4） 运算符：+，-，*，/，:=，<，<=，>，>=，#

（5） 分界符：, ，. ，; ，( ,)

二、实验代码

#include<iostream>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<iomanip>
using namespace std;
//创建四个表,储存符号 
const char *k[13]={"begin","call","const","do","end","if","odd","procedure","read","then","var","while","write"};//关键字表
const char *s1[5]={",",".",";","(",")"};//界符表
const char *s2[6]={"+","-","*","/","++","--",};//运算符号表 
const char *s3[9]={"<=",">",">=","=",">",">=","<>",":=","#"}; //关系运算符号表 
//定义全局变量
int row=1,line=1; 
int t,p=0;//单词类别码以及记录移动指针
char instring[100];//保存输入的程序代码缓存数组
char outtoken[10];//输出
char ci[8],id[10];//暂时保存数字和字符
//函数的声明
void analysis();//分析函数，决定调用哪个函数进行分析
void symbol();//分析以非字母数字开头的字符
void constant();//分析常数
void alphabet();//分析标识符和关键字
void show();//打印输出函数
bool isnumber(char x);//判断是否是数字 
bool isalpha(char x);//判断是否是字母 
int main(){
	cout<<"请输入一段程序代码并以@结束:"<<endl;
	//输出程序代码 
	do{
		instring[p++]=getchar();
	} while(instring[p-1]!='@'); 
	getchar();//吸收回车键 
	instring[p-1]='\0';//抵消掉@
	p=0;//移动指针归零
	cout<<left;
	cout<<"------------------------------------------------------------------------------"<<endl; 
	cout<<setw(6)<<"单词"<<"			"<<setw(6)<<"二元序列"<<"			"<<setw(6)<<"类型"<<"			"<<endl;
	//扫描输入的字符 
	while(p<strlen(instring)){
		analysis();
		show();
	} 
	cout<<"------------------------------------------------------------------------------"<<endl; 
	cout<<"[注]:"<<endl;
	cout<<"t=1:关键字,"<<"t=2:分界符，"<<"t=3:算术运算符，"<<"t=4:关系运算符，"<<"t=5:常数，"<<"t=6：标识符，"<<"t==7:词法出错"<<endl; 
	cout<<"@为结束符，不参与到词法分析中"<<endl; 
	cout<<endl;
	return 0;
} 
//判断是否是数字
bool isnumber(char x){
	return x>='0'&&x<='9';
}
//判断是否是字母
bool isalpha(char x){
	return (x>='a'&&x<='z'||x>='A'&&x<='Z');
}
//分析函数，决定调用哪个函数进行分析
void analysis(){
	strcpy(outtoken,"");//清空outtoken数组
	while(instring[p]==' '||instring[p]=='\n'){
		if(instring[p]=='\n'){
			row++;
			line=1;
		}
		p++;
	} 
	//执行完之后指向第一个不为空格的字符
	char ch=instring[p];
	//按照字符的类别调用不同的分析处理函数 
	if(isalpha(ch))
	   alphabet();
	else if(isnumber(ch))
		constant();
	else 
		symbol();
}
//常数处理函数
void constant(){
	strcpy(ci,"");//清空ci
	t=5;//类别码
	int i=0;
	while(isnumber(instring[p])){
		ci[i++]=instring[p++]; 
	} 
	while(isalpha(instring[p])||isnumber(instring[p])){
		ci[i++]=instring[p++];
		t=7;//出错 
	}
	ci[i]='\0';//结束符
	//strcpy_s(outtoken,strlen(ci)+1,ci);
	strcpy(outtoken,ci);
	line++;
	return; 
} 
//标识符和关键字的分析函数
void  alphabet(){
	strcpy(id,"");//清空id
	int i=0;
	//读取连续的字母数字序列 
	while(isalpha(instring[p])||isnumber(instring[p])){
		id[i++]=instring[p++];//p指向连续序列之后的第一个字符 
	} 
	id[i]='\0';
	//查关键字表 
	for(i=0;i<8;i++){
		if(strcmp(id,k[i])==0){
			t=1;//表示关键字
			line++;
			strcpy(outtoken,id);
			return; //是关键字的话，直接退出 
		}
	}
	//查看是否是标识符
	for(i=0;i<strlen(id);i++){
		if(!(isalpha(id[i])||isnumber(id[i]))){
			t=7;
			strcpy(outtoken,id);
			line++;
			return;
		}
	} 
	line++;
	t=6;//不是关键字且没有出错即为标识符
	strcpy(outtoken,id);
}
//其它运算符的分析函数
void symbol(){
	char ch=instring[p++];
	char ch2=instring[p];
	t=7;
	switch(ch){
		case '+':
			if(ch2=='+')
			  t=3;
			break;
		case '-':
			if(ch2=='-')
			  t=3;
			break;
		case '>':
			if(ch2=='=')
			  t=4;
			break;
		case '<':
			if(ch2=='='||ch2=='>')
			  t=4;
			break;
		case ':':
			if(ch2=='=')
			  t=3;
			break;
	}
	//判断是否具有两个符号的运算符
	if(ch=='>'&&ch2=='='||ch=='<'&&ch2=='='||ch=='<'&&ch2=='>'||ch=='+'&&ch2=='+'||ch=='-'&&ch2=='-'||ch==':'&&ch2=='='){
		p++;
		outtoken[0]=ch;
		outtoken[1]=ch2;
		outtoken[2]='\0';
		line++;
		return;
	} else{
		char chq[2];
		chq[0]=ch;
		chq[1]='\0';
		//分界符比较 
		for(int i=0;i<6;i++){
			if(strcmp(chq,s1[i])==0){
				t=2;
				break;
			}
		}	
		//算术运算符比较 
		for(int i=0;i<6;i++){
			if(strcmp(chq,s2[i])==0){
				t=3;
				break;
			}
		}	
		//关系运算符比较 
		for(int i=0;i<9;i++){
			if(strcmp(chq,s3[i])==0){
				t=4;
				break;
			}
		}
	}
	line++;
	outtoken[0]=ch;
	outtoken[1]='\0';
	return;
} 
//输出函数,根据以上分析函数进行打印输出分析的结果
void show(){
	cout<<left;
	//setw(6)表示占位宽度为6个字符 
	if(t==7){
		cout<<setw(6)<<outtoken<<"			"<<setw(6)<<"ERROR!"<<setw(11)<<" "<<setw(10)<<"ERROR!";
	}else{
		cout<<left;
		cout<<setw(6)<<outtoken<<"			"<<"<"<<t<<","<<outtoken;
		cout<<setw(6-strlen(outtoken))<<">"<<"			";
		switch(t){
			case 1:cout<<left<<setw(10)<<"关键字";break;
			case 2:cout<<left<<setw(10)<<"分界符";break;
			case 3:cout<<left<<setw(10)<<"算术运算符";break;
			case 4:cout<<left<<setw(10)<<"关系运算符";break;
			case 5:cout<<left<<setw(10)<<"常数";break;
			case 6:cout<<left<<setw(10)<<"标识符";break;
		}
	} 
	cout<<endl;
} 
/*变量说明： 
k数组：关键字表; s数组：分界符表,其中分界符，算术运算符，关系运算符分别存放在s1,s2,s3数组中 
id:标识符; ci：常数 ；row:行 line:列，单词的位置 
instring数组：为输入源程序代码的单词缓存; outtoken数组：记录为输出内部表示缓存
 symbol:分析//后的注释;constant:常数分析;alphabet:标识符和关键字分析
analysis:分析函数，根据输入字符判断调用哪一个函数 ;show:输出打印函数
t:单词的种类 t=1:关键字 t=2:分界符 t=3:算术运算符 t=4:关系运算符 t=5:常数 t=6：标识符 t=7：出错*/

三、实验结果

测试一

测试二

 四、实验总结

        整体的代码思路是创建四个数组分别存放关键字表、界符表、运算符号表、关系运算符号表，这样若想新增符号只需要在数组中修改即可，实现动态变化而非写死的。

        下面进行模块化设计，总共分为analysis（）、symbol（）、constant（）、alphabet（）、show（）、isnumber（）、isalpha（）七个函数，analysis函数作为总的分析函数，通过分析当前字符是否是字母还是数字或者其它符号，分别调用不同的函数进行具体的分析，然后将结果存储在全局变量outtoken和t中，前者代表输出的二元组，后者代表该单词的类型，难点在于两个符号的运算符的判断。

        本题还有一个细节之处，在输入完代码后敲的那个回车键会多余需要使用一个getchar()函数来吸收掉，并且结束符@为自定义的，不参与到词法分析中，所以在输入完程序代码后使用instring[p-1]='\0';//抵消掉@，这样就使得instring数组里存放的是完整的有效的程序代码，不含结束符。

END.

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