C- Minus词法分析和语法分析设计

编译原理课程设计报告

课题名称：C- Minus词法分析和语法分析设计

提交文档学生姓名：X X X

提交文档学生学号：XXXXXXXXXX

同组成员名单：X X X 指导教师姓名：X X

指导教师评阅成绩：

指导教师评阅意见：

.

.

提交报告时间：2015年6月10日

1.课程设计目标

实验建立C-编译器。只含有扫描程序（scanner）和语法分析（parser）部分。

2.分析与设计

C-编译器设计的整体框架，本实验实现扫描处理和语法分析程序（图中粗黑部分）。

2.1 、扫描程序scanner部分

2.1.1系统设计思想

设计思想：根据DFA图用switch-case结构实现状态转换。

惯用词法：

①语言的关键字：else if int return void while

②专用符号：+ - * / < <= > >= == != = ; , ( ) [ ] { } /* */

③其他标记是ID和NUM，通过下列正则表达式定义：

ID = letter letter*

NUM = digit digit*

letter = a|..|z|A|..|Z

digit = 0|..|9

大写和小写字母是有区别的

④空格由空白、换行符和制表符组成。空格通常被忽略，除了它必须分开ID、NUM关

键字。

⑤注释用通常的C语言符号/ * . . . * /围起来。注释可以放在任何空白出现的位

置(即注释不能放在标记内)上，且可以超过一行。注释不能嵌套

scanner的DFA

说明：当输入的字符使DFA到达接受状态的时候，则可以确定一个单词了。初始状态设置为

START，当需要得到下一个token时，取得次token的第一个字符，并且按照DFA与对此字符的类型分析，转换状态。重复此步骤，直到DONE为止，输出token类型。当字符为“/”时，状态转换为SLAH再判断下一个字符，如果为“*”则继续转到INCOMMENT，最后以“*”时转到ENDCOMMENT状态，表明是注释，如果其他的则是字符停滞于当前字符，并且输出“/”。

2.1.2程序流程图

2.1.3 各文件或函数的设计说明

扫描程序用到:scanner.h,scanner.cpp

scanner.h：声明词法状态，词法分析

//DFA中的状态

typedef enum

{

START = 1, INNUM, INID, INDBSYM, DONE

} DFAState;

//定义的Token的类型(31种)，分别对应于else、if、int、return、void、while、+、-、*、/、<、<=、>、>=、==、!=、=、;、,、(、)、[、]、{、}、/*、*/、num、id、错误、结束

typedef enum

{

ELSE = 1,IF,INT,RETURN,VOID,WHILE,

PLUS,MINUS,TIMES,OVER,LT,LEQ,GT,GEQ,EQ,NEQ,ASSIGN,SEMI,COMMA,LPAREN,RPAREN, LMBRACKET,RMBRACKET,LBBRACKET,RBBRACKET,LCOMMENT,RCOMMENT,

NUM,ID,ERROR,ENDFILE

} TokenType;

//定义的Token结构体，包括类型、对应的串、所在代码的行号

struct Token

{

TokenType tokenType;

string tokenString;

int lineNo;

};

//每种TokenType对应的串，如tokenTypeString[ELSE]=="ELSE"

const string tokenTypeString[32] = {"OTHER", "ELSE", "IF", "INT", "RETURN", "VOID", "WHILE", "PLUS", "MINUS", "TIMES", "OVER", "LT", "LEQ", "GT", "GEQ", "EQ", "NEQ", "ASSIGN", "SEMI", "COMMA", "LPAREN", "RPAREN", "LMBRACKET", "RMBRACKET", "LBBRACKET", "RBBRACKET", "LCOMMENT", "RCOMMENT", "NUM", "ID", "ERROR", "ENDFILE"};

class Scanner:定义scanner.cpp中函数

scanner.cpp文件函数说明

void Scanner :: scan()：设置输出结果界面以及设置各种输出状态。

if(scanSuccess==false)

cout<<"词法分析出错！"<

else

cout<<"词法分析成功了！"<

printToken();/*输出Token到文件Token.txt中*/

//正在删除注释

void Scanner :: deleteComments()

TokenType Scanner :: returnTokenType(string s)//返回Token的类型DFAState Scanner :: charType(char c)//返回字符的类型

typedef enum

{ ENDFILE,ERROR,

IF,ELSE,INT,RETURN,VOID,WHILE, //关键字

ID,NUM,

ASSIGN,PLUS,MINUS,TIMES,OVER,EQ,UEQ,LT,LPAREN,RPAREN,SEMI,BT,LQ,BQ,

DOU,LZGH,RZGH,LDGH,RDGH,//特殊字符：= + - * / == != < 等

} TokenType;

2.1.4 测试程序说明

根据附录A后面的例子，程序输入两个整数，计算并打印出它们的最大公因子，保存为a.txt。

/* A program to perform Eucild's

Algorithm to compute gcd. */

int gcd (int u, int v)

{

if (v==0)

return u;

else return

gcd(v,u-u/v*v); /* u-u/v*v== u mod v */

}

void main(void)

{

int x;

int y;

x=input();

y=input();

output(gcd(x,y));

}

2.2、语法分析parse部分

2.2.1系统设计思想

设计思想：parser用递归下降分析方法实现,通过调用词法分析函数getToken实现语法分析。

根据C-语言的规则，得出BNF语法如下：

1.program->declaration-list

2.declaration-list->declaration-list declaration | declaration

3.declaration->var-declaration|fun-declaration

4.var-declaration->type-specifier ID;|type-specfier ID[NUM]

5.type-specifier->int|void

6.fun-specifier ID(parans) compound-stmt

7.params->params-list|void

8.param-list->param-list,param|param

9.param->type-specifier ID|type-specifier ID []

https://www.360docs.net/doc/9318269371.html,pound-stmt->{local-declarations statement-list}

11.local-declarations->local-declarations var-declaration|empty

12.statement-list->statement-list statement|empty

13.statement->expression-stmt|compound-stmt|selection-stmt|iteration-s

tmt|return-stmt

14.expression-stmt->expression;|;

15.selection-stmt->if(expression)statement|if(expression)statement else

statement

16.iteration-stmt->while(expression)statement

17.return-stmt->return ;|return expression;

18.expression->var=expression|simple-expression

19.var->ID|ID[expression]

20.simple-expression->additive-expression relop

additive-expression|additive-expression

21.relop-><=|<|>|>=|==|!=

22.additive-expression->additive-expression addop term|term

23.addop->+|-

24.term->term mulop factor|factor

25.mulop->*|/

26.factor->(expression)|var|call|NUM

27.call->ID(args)

28.args->arg-list|empty

29.arg-list->arg-list,expression|expression

2.1.2语法分析程序流程图

2.1.3 各文件或函数的设计说明

语法分析程序包括：parser.cpp,parser.h

parser.cpp：

Parser :: Parser()//界面设计

Token Parser :: getToken()//获取scanner中保存在TokenList数组中的Token，并且每次获取完之后数组下标指向下一个

void Parser :: syntaxError(string s)//出错处理

void Parser :: match(TokenType ex)//匹配出错

TreeNode * Parser :: declaration(void)//类型匹配错误

TreeNode * Parser :: param_list(TreeNode * k)//k可能是已经被取出来的VoidK，但又不是(void)类型的参数列表，所以一直传到param中去，作为其一个子节点

parse.h：对parse.c的函数声明

//19种节点类型，分别表示int、id、void、数值、变量声明、数组声明、函数声明、函数声明参数列表、函数声明参数、复合语句体、if、while、return、赋值、运算、数组元素、函数调用、函数调用参数列表、未知节点

typedef enum {IntK, IdK, VoidK, ConstK, Var_DeclK, Arry_DeclK, FunK, ParamsK, ParamK, CompK, Selection_StmtK, Iteration_StmtK, Return_StmtK, AssignK, OpK, Arry_ElemK, CallK, ArgsK, UnkownK} Nodekind;

typedef enum {Void,Integer} ExpType;

ofstream fout_Tree("tokenTree.txt");//输出语法树到文件

//treeNode定义包括子节点、兄弟节点、所处行号、节点类型、属性、表达式返回类型typedef struct treeNode

TreeNode * newNode(Nodekind k);//根据节点类型新建节点

TreeNode * declaration_list(void);

TreeNode * declaration(void);

TreeNode * params(void);

TreeNode * param_list(TreeNode * k);

TreeNode * param(TreeNode * k);

TreeNode * compound_stmt(void);

TreeNode * local_declaration(void);

TreeNode * statement_list(void);

TreeNode * statement(void);

TreeNode * expression_stmt(void);

TreeNode * selection_stmt(void);

TreeNode * iteration_stmt(void);

TreeNode * return_stmt(void);

TreeNode * expression(void);

TreeNode * var(void);

TreeNode * simple_expression(TreeNode * k);

TreeNode * additive_expression(TreeNode * k);

TreeNode * term(TreeNode * k);

TreeNode * factor(TreeNode * k);

TreeNode * call(TreeNode * k);

TreeNode * args(void);

2.1.4 测试程序说明

根据附录A后面的例子，程序输入两个整数，计算并打印出它们的最大公因子，保存为

a.txt。

/* A program to perform Eucild's

Algorithm to compute gcd. */

int gcd (int u, int v)

{

if (v==0)

return u;

else return

gcd(v,u-u/v*v); /* u-u/v*v== u mod v */

}

void main(void)

{

int x;

int y;

x=input();

y=input();

output(gcd(x,y));

}

3.程序代码实现

按文件列出主要程序代码, 添加必要的注释.

Scanner.cpp:

#include

#include

#include

#include

#include "scanner.h"

#include

using namespace std;