编译原理实验指导书

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编译原理实验指导

编译原理实验指导编译原理实验指导⽬录实验1：⽂法的读⼊和输出 (3)实验2：词法分析程序的设计 (5)实验3：LL（1）⽂法构造 (7)实验4：语法分析程序的设计（1） (9)实验5：语法分析程序的设计（2） (11)实验6：逆波兰式的翻译和计算 (15)实验7：语法制导的三地址代码⽣成 (17)实验1 ⽂法的读⼊和输出⼀、实验⽬的熟悉⽂法的结构，了解⽂法在计算机内的表⽰⽅法。

⼆、实验内容1、设计⼀个表⽰⽂法的数据结构；2、从⽂本⽂件中读⼊⽂法，利⽤定义的数据结构存放⽂法，并输出；3、本实验结果还将⽤于实验3。

三、实验要求1、了解⽂法定义的4个部分：G（Vn, Vt, S, P）Vn ⽂法的⾮终结符号集合，在实验中⽤⼤写的英⽂字母表⽰；Vt ⽂法的终结符号集合，在实验中⽤⼩写的英⽂字母表⽰；S 开始符号，在实验中是Vn集合中的⼀个元素；P 产⽣式，分左部和右部，左部为⾮终结符号中的⼀个，右部为终结符号或⾮终结符号组成的字符串，如S->ab|c2、根据⽂法各个部分的性质，设计⼀个合理的数据结构⽤来表⽰⽂法，1）若使⽤C语⾔编写，则⽂法可以设计成结构体形式，结构体中应包含上述的4部分，2）若使⽤C++语⾔编写，则⽂法可以设计成⽂法类形式，类中⾄少含有4个数据成员，分别表⽰上述4个部分⽂法数据结构的具体设计由学⽣根据⾃⼰想法完成，并使⽤C或C++语⾔实现设计的数据结构。

3、利⽤完成的数据结构完成以下功能：1）从⽂本⽂件中读⼊⽂法（⽂法事先应写⼊⽂本⽂件）；2）根据⽂法产⽣式的结构，分析出⽂法的4个部分，分别写⼊定义好的⽂法数据结构的相应部分；3）整理⽂法的结构；4）在计算机屏幕或者⽂本框中输出⽂法，⽂法输出按照⼀个⾮终结符号⼀⾏，开始符号引出的产⽣式写在第⼀⾏，同⼀个⾮终结符号的候选式⽤“|”分隔的⽅式输出。

四、实验环境PC微机DOS操作系统或Windows 操作系统Turbo C 程序集成环境或Visual C++ 程序集成环境五、实验步骤1、根据⽂法定义，设计出⽂法数据结构2、⽤学⽣选择的语⾔，实现⽂法的数据结构3、编写调试⽂法读⼊和输出程序，4、测试程序运⾏效果：从⽂本⽂件中读⼊⼀个⽂法，在屏幕上输出，检查输出结果。

《编译原理》实验指导书

《编译原理》实验指导书编译⽅法实验指导书柴本成赵晨编写浙江万⾥学院2010.01⽬录实验⼀有限⾃动机的构造与实现 (1)实验⼆词法分析器的设计 (3)实验三语法分析－递归下降分析器 (5)实验四LL(1)⽂法预测分析表的实现 (6)附录 (9)附录⼀实验结果的提交与检查 (9)附录⼆实验报告参考格式 (9)附录三Visual C++上机环境简介 (10)附录四参考程序 (13)实验⼀有限⾃动机的构造与实现⼀、实验⽬的1、正确理解正规式和正规集以及有限⾃动机的定义；2、熟练掌握⽤状态转换图表⽰有限⾃动机的⽅法。

⼆、实验预习提⽰1、正规表达式就是⼀种形式化的表⽰法，它可以表⽰单词符号的结构，从⽽精确地定义单词符号集。

正规表达式简称为正规式，它表⽰的集合即为正规集。

2、状态转换图是⼀张当输⼊不同内容时选择不同分析路径的有向图。

⼀个状态转换图可⽤于识别⼀定的字符串。

3、有限⾃动机（FA）是更⼀般化的状态转换图，可⽤来识别正规集；分为DFA和NFA 两种。

三、实验内容构造识别如下字符串的状态转换图，并将其编程实现。

1、识别标识符(以字母开始由字母和数字构成的字符串，要求长度不超过10)；参考程序：#include#include //字符串处理的头⽂件//判断⼀个字符是不是字母bool Isletter(char ch){if(ch>='a' && ch<='z' || ch>='A' && ch<='Z') return true;return false;}//判断⼀个字符是不是数字bool IsDigit(char ch){if(ch>='0' && ch<='9') return true;return false;}//判断⼀个字符串是不是标识符bool IsId(char *str){if(!Isletter(str[0]) ) return false;int l=strlen(str); //计算字符串的长度for(int i=1;iif(Isletter(str[i]) || IsDigit(str[i])) continue; //如果是字母或数字就继续循环else return false; //否则，返回不是字符串return true;}void main(){char *str="1abc"; //初始化字符串，也可键盘输⼊if(IsId(str)) cout<<"accept!"<else cout<<" not accept!"<}2、识别实数(要求正负号可有可⽆，长度不超过20，不要求识别⽤科学记数法表⽰的实数)。

编译原理实验指导书

编译原理实验指导书计算机学院实验1 词法分析程序一、实验目的构造simple语言的词法分析程序，程序要求能对输入的字符串流进行词法分析。

在实验的过程中，学会应用单词分析的方法——NFA(非确定有穷自动机)和DFA(确定有穷自动机)，加深对词法分析原理的理解。

二、实验内容编写为任一正则文法(见实验参考(一)simple惯用的词法)构造非确定有穷自动机NFA并转换成确定有穷自动机DFA，并对任给的一个输入串(见实验参考(二)测试用输入串)进行词法分析的程序，程序的输出为单词的序列(见实验参考(三)程序输出形式)。

三、实验参考(一)simple 惯用的词法1. 下面是语言的关键字：Begin if then while do end所有的关键字都是保留字，并且必须是小写。

2. 下面是专用符号：:= + * / < <= <> > >= = ; ( ) #3. 其他单词是标识符(ID)和整型常数(NUM)，通过下列正规式定义：ID = letter(letter| digit)*NUM = digit digit*letter = a |…| z | A |…| Zdigit = 0 |…| 9小写和大写字母是有区别的。

思考：构造实数的正规表达式，力争实现对实数的识别及表示。

4. 空格由空白、换行符和制表符组成。

空格一般用来分隔ID、NUM、运算符和关键字，词法分析阶段通常被忽略。

5. 各种单词符号对应的种别码如下表所示：(二)词法分析程序的功能1. 输入为所给文法的源程序字符串。

2. 程序的输出形式为单词串的输出形式。

所输出的每一单词，均按形如(syn，token和sum)的二元式编码。

其中，syn 为单词种别码；token为存放的单词自身字符串；sum为整型常数。

3．测试源程序片断：begin x:=9; if x>0 then x:=2*x+1/3;end #。

编译原理实验指导书

陕西理工学院数学与计算机科学学院《编译原理》实验指导班级网络10级指导教师曹阳计算机工程教研室2012年8月25日编译原理实验指导书一、实验的目的《编译原理》是针对计算机专业的学生开设的一门专业基础课程，对引导学生进行科学思维和提高学生解决实际问题的能力有重要的作用。

开设“编译原理实验”的主要目的是让学生加深理解编译原理的基本理论、方法、词法分析、语法分析、中间代码的生成直到最后的代码生成，了解编译器原理，从而提高学生分析问、题解决问题的能力。

通过实验实现以下基本目标：1.深化已学的知识，完成从理论到实践的转化通过实验，进一步加深对编译原理基本思想、原理的了解。

2. 提高分析和解决实际问题的能力实验不仅是编译原理的一次模拟训练，同时通过实验，积累经验，提高分析和解决问题的能力。

3.培养“开拓创新”能力大力提倡和鼓励在程序中使用新方法，新技术。

激发学生实践的积极性与创造性，开拓思路，设计新算法，进行新创意，培养创造性能力。

二、参加实验的学生应具备的条件参加实验的学生应当具备计算机程序设计的一些基础的知识。

即学生应当熟练掌握和使用一种计算机操作系统(windows操作系统等)、一种程序设计语言(vb、vc、c、delphi等)。

三、实验要求实验的要求体现于整个工作的各个阶段中，可根据所选课题的特点而有所侧重，但应达到如下的基本要求：(1) 根据课题任务制定合理、可行的工作计划任务；(2) 制定适当的技术方案；(3) 学生在老师的指导下独立完成设计过程；(4) 撰写实验报告（包括实验内容中各个阶段所要求的文字材料）；(5) 通过实验检查评定；四、实验项目与内容提要五、实验课程考核办法1、该实验课程考核成绩按百分制计算，满分为100分，60分为及格，60分以上者可获取该学分。

2、该实验课考核由三部分组成：实验课前预习（20%），实验操作（60%），实验报告（20%）。

3、各部分成绩由实验指导教师在每个实验项目完成后分别给出，在学期结束后或完成全部实验项目后综合给出该门实验课的成绩。

学生用-编译原理实验指导书

实验一无符号数的有穷自动机的实现(一)实验目的无符号数的有穷自动机的实现目的是使学生掌握文法的形式描述，穷自动机的概念。

将文法转换成有穷自动机的方法，理解出错处理程序思想，如何用状态矩阵实现一个穷自动机的机内表示。

3．构造状态矩阵；将有穷自动机的状S1 S2 ……Sn及输入的字a1 a2 ……am 构成一个n*m的矩阵。

4．用状态矩阵设计出一个词法分析程序。

5．扫描无符号数，根据文法给出无符号数出错的位置。

(三)实验要求1.学生课前要认真阅读实验指导，理解实验内容与相关理论知识的关系，并完成预习报告2．用C语言或其它高级语言编写程序3．写出实验报告实验二语法制导把表达式翻译成逆波兰式(一)实验目的进一步掌握语法制导翻译的概念，理解中间语言，设计出错处理程序方法，掌握把表达式翻译成中间语言的算法。

(二)实验内容1．从左到右扫描中缀表达式，经语法分析找出中缀表达式出现的错误并给出错误的具体位置和类型。

编译原理—实验指导书-1

(13)end.#
4.词法分析器的功能和输出格式
词法分析器的功能是输入以字符串表示的源程序，从左向右扫描每行源程序的符号，拼成单词，换成统一的二元式(单词种别码，单词符号的属性值)表示。对给定的程序通过词法分析器识别一个个单词符号，并以二元式(单词种别码，单词符号的属性值)显示，本程序是通过对给定路径的文件的分析后以单词符号和文字提示显示），本实验中，采用单词种别码是一符一种种别码的方式。
(4)var
(5)a,b,c:integer;
(6)x:char;
(7)begin
(8)if(a+c*3>b)and(b>3)thenc:=3;
(9)x:=2+(3*a)-b*c*8;
(10)forx:=1+2to3dob:=100;
(11)whilea>bdoc:=5;
(12)repeata:=10;untila>b;
(124){
(125)printf("%s\t$运算符\n\n",Word);
(126)}
(127)else if(ch=='-')
(128){
(129)printf("%s\t$运算符\n\n",Word); //判断结果为“--”
(2)设计描述Sample语言各类单词结构的状态转换图（即有限自动机FA）；
如标识符的状态转换图可以用下图表示
其相应代码科为
(1)recog_id(char ch)
(2){
(3)char state='0';
(4)while(state!='2')
(5){
(6)switch(state)

编译原理实验指导书

编译原理实验指导书计算机科学与技术系2007年6月目录实验目的和任务 (1)实验一：词法分析器 (1)实验二：语法分析器1 (5)实验三：语法分析器2 (9)实验四：语义分析和中间代码生成器 (11)实验目的和任务编译原理是一门实践性很强的课程，只有通过实践，才能真正理解其理论的深层内涵，切实掌握编译器的生成技术。

实际的编译程序是十分复杂的，有时多达十几万条指令组成，实现起来难度很大。

在编译原理的实验中，简化了真实程序设计语言要面临的许多问题，选用了具有一定表现能力的实用语言的子集。

实验主要涉及最关键的３个环节──词法分析、语法分析和中间代码生成，每个环节既独立又相互关联，前后衔接，可合为一体，能较清楚地展现编译器前端的工作状况。

编程语言要求：C、C++或JAVA。

实验一：词法分析器一、实验目的通过编写词法分析程序，了解词法分析的过程。

二、实验内容编写能识别给定的程序设计语言的词法规则，输出单词流的识别程序。

三、实验设备及工具1．硬件：PC机Pentium100以上。

2．软件：Win2000或WinXP、BC++、VC++或JA V A开发环境。

四、实验说明以下所给文法是进行词法分析和语法分析的依据，并将该文法中涉及到的单词信息提取到了单词符号与种别对照表中。

本次实验要求编写符合该文法构词规则的词法分析器。

1. 文法G（<程序>）<程序>→BEGIN <语句表> END.<语句表>→<语句>|<语句>;<语句表><语句>→<赋值语句>︱<条件语句>︱<WHILE语句>︱<复合语句><赋值语句>→<变量>=<算术表达式><条件语句>→IF <关系表达式> THEN <语句> ELSE <语句><WHILE语句>→WHILE <关系表达式> DO <语句><复合语句>→BEGIN <语句表> END<算术表达式>→<项>|<算术表达式>+<项>|<算术表达式>-<项><项>→<变量>|<整数><关系表达式>→<算术表达式><关系运算符><算术表达式><关系运算符>→<︱= =︱><变量>→<标识符><标识符>→<标识符><字母>|<标识符><数字>|<字母><整数>→<数字>|<数字><整数><字母>→A|B|C|D|E|F|G|H|I|J|K|L|M|N|O|P|Q|R|S|T|U|V|W|X|Y|Z<数字>→0|1|2|3|4|5|6|7|8|9注意阴影部分，其中<整数>和<标识符>被看作最小词法单位。

编译原理实验指导书

编译原理实验指导书第1节概述1、本课程实践的目的和任务编译原理是一门实践性很强的课程，只有通过实践，才能真正掌握。

实际的编译程序是十分复杂的，有时由多达十几万条指令组成。

为此，编译原理的实践教学，采用简化编译过程的办法，选择最关键的３个环节──词法分析、语法分析（包括语义处理、产生无优化的目标指令）、连接调试，进行编程和调试训练。

每个环节作为一个实践课题。

2、实践方法任何一个实用的高级语言，其语法都比较复杂，如选其作为源语言，很难实践全过程。

故本实践将定义一个简化的语言──PASCAL语言的一个子集作为源语言，也可以自行定义一个简单的C语言子集，在3个题目中选择两个题目，也可以自行选择与编译技术相关的实验题目，设计调试出它的编译程序。

前后贯穿这一条主线进行实践。

每次都可利用课余时间编程，利用上机时间进行输入和调试。

建议使用C或C++或JAVA语言。

3、实践报告的规范和要求每个课题完成后写出实践报告。

实践报告包括程序设计时考虑的算法和方法；调试过程中出现的问题和解决的措施；提交电子版的程序清单和调试时所用的源程序。

4、简化的PASCAL语言子集的定义〈PASCAL子集程序〉→〈变量说明〉〈分程序〉。

〈变量说明〉→〈空〉｜VAR〈变量表〉：INTEGER；〈变量表〉→〈变量〉｜〈变量〉，〈变量表〉〈变量〉→〈标识符〉〈分程序〉→BEGIN〈语句组〉END〈语句组〉→〈语句〉｜〈语句〉；〈语句组〉〈语句〉→〈赋值语句〉｜〈条件语句〉｜〈WHILE语句〉｜〈分程序〉〈赋值语句〉→〈变量〉：＝〈算术表达式〉〈条件语句〉→IF〈布尔表达式〉THEN〈语句〉ELSE〈语句〉〈WHILE语句〉→WHILE〈布尔表达式〉DO〈语句〉〈算术表达式〉→〈项〉｜〈算术表达式〉＋〈项〉｜〈算术表达式〉－〈项〉〈项〉→〈初等量〉｜〈项〉＊〈初等量〉｜〈项〉／〈初等量〉〈初等量〉→〈无符号数〉｜〈变量〉｜（〈算术表达式〉）〈关系表达式〉→〈算术表达式〉〈关系运算符〉〈算术表达式〉〈标识符〉→〈字母〉｜〈标识符〉〈字母〉｜〈标识符〉〈数字〉〈无符号数〉→〈数字〉｜〈无符号数〉〈数字〉〈关系运算符〉→〈|〈＝| ＝| 〉＝| 〉|〈〉〈字母〉→ A│B│C│D│E│F│G│H│I│J│K│L│M│N│O│P│Q│R│S│T││U│V│W│X│Y│Z〈数字〉→ 1│2│3│4│5│6│7│8│9│0第2节词法分析本节进行词法分析程序的编程与调试。

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编译原理
实
验
指
导
书
作者：莫礼平
2011年3月
实验一简单词法分析程序设计
一、实验目的
了解词法分析程序的基本构造原理，掌握词法分析程序的手工构造方法。

二、实验内容
1、了解编译程序的词法分析过程。

2、根据PASCAL语言的说明语句形式，用手工方法构造一个对说明语句进行词法分析的程序。

该程序能对从键盘输入或从文件读入的形如：
“const count=10,sum=81.5,char1=’f’,string1=”hj”, max=169；”
的常量说明串进行处理，分析常量说明串中各常量名、常量类型及常量值，并统计各种类型常量个数。

三、实验要求
1、输入的常量说明串，要求最后以分号作结束标志；
2、根据输入串或读入的文本文件中第一个单词是否为“const”判断输入串或文本文件是否为常量说明内容；
3、识别输入串或打开的文本文件中的常量名。

常量名必须是标识符，定义为字母开头，后跟若干个字母，数字或下划线；
4、根据各常量名紧跟等号“=”后面的内容判断常量的类型。

其中：字符型常量定
义为放在单引号内的一个字符；字符串常量定义为放在双引号内所有内容；整型常量定
义为带或不带+、- 号，不以0开头的若干数字的组合；实型常量定义为带或不带+、- 号，
不以0开头的若干数字加上小数点再后跟若干数字的组合；
5、统计并输出串或文件中包含的各种类型的常量个数；
6、以二元组(类型,值)的形式输出各常量的类型和值；
7、根据常量说明串置于高级语言源程序中时可能出现的错误情况，模仿高级语言编
译器对不同错误情况做出相应处理。

四、运行结果
1、输入如下正确的常量说明串：
const count=10,sum=81.5,char1=‘f’,max=169,str1=“h*54 2..4S!AAsj”, char2=‘@’,str2=“aa!+h”；
输出：
count(integer,10)
sum(float,81.5)
char1(char, ‘f’)
max(integer,169)
str1(string,“h*54 2..4S!AAsj”)
char2(char, ‘@’)
str2(string,“aa!+h”)
int_num=2; char_num=2; string_num=2; float_num=1.
2、输入类似如下的保留字const错误的常量说明串：
Aconstt count=10,sum=81.5,char1=‘f’;
输出类似下面的错误提示信息：
It is not a constant declaration statement!
Please input a string again!
3、输入类似如下含常量名或常量值错误的常量说明串：
const count=10,12sum=81.5,char1=‘ff’,max=0016；
输出类似下面的错误提示信息：
count(integer,10)
12sum(Wrong! It is not a identifier!)
char1(Wrong! There are more than one char in ‘’.)
max(Wrong! The integer can’t be started with ‘0’.)
int_num=1; char_num=0; string_num=0; float_num=0.
4、其他类型的错误处理情况（略）。

五、提示
本实验重点有三个：一是作为常量名的标识符的识别；二是如何根据“=”后出现的内容来判断常量类型；三是对各种错误的处理。

难点是对整型和实型常量的判断必须综合考虑多种可能情况。

建议：1、用指针或数组与指针相结合来处理输入的常量说明串；2、对整型和实型常
量处理时，重点考虑常数中‘0’的位置。

六、分析与讨论
1、若考虑用E或e的科学计数法来表示整数和实数，应该如何实现？
2、若考虑布尔型常量，且规定其值只能为true或false，应该如何实现？
3、如何对手工构造的词法分析程序做进一步的优化，以提高代码质量和运行效率？
实验二基于预测方法的语法分析程序的设计
一、实验目的
了解预测分析器的基本构成及用自顶向下的预测法对表达式进行语法分析的方法，掌握预测语法分析程序的手工构造方法。

二、实验内容
1、了解编译程序的基于预测方法的语法分析过程。

2、根据预测分析原理设计一个基于预测方法的语法分析程序。

三、实验要求
对给定文法G[S]：
S->AT A->BU T->+AT|$ U->*BU|$ B->(S)|m
其中，$表示空串。

1、判断上述文法G[S]是否LL(1)文法，若不是，将其转变为LL(1)文法；
2、对转变后的LL(1)文法建立预测分析表；
3、根据清华大学出版编译原理教材教材第五章P94的图5.11手工构造预测分析程序；
4、用预测分析程序对任意给定的键盘输入串m+m*m#进行语法分析，并根据栈的变化状态输出给定串的具体分析过程。

四、运行结果
从任意给定的键盘输入串：
m+m*m#；
输出：
用预测分析法分析符号串m+m*m#的过程
Step Stack String Rule Step Stack String Rule
1 #S m+m*m# S->AT 10 #TUm m*m# M匹配
2 #TA m+m*m# A->BU 11 #TU *m# U->*BU
3 #TUB m+m*m# B->m 12 #TUB* *m# *匹配
4 #TUm m+m*m# M匹配13 #TUB m# B->m
5 #TU +m*m# U->$ 14 #TUm m# M匹配
6 #T +m*m# T->+AT 15 #TU # U->$
7 #TA+ +m*m# +匹配16 #T # T->$
8 #TA m*m# A->BU 17 # # 接受
9 #TUB m*m# B->m
五、提示
本实验重点有两个：一是如何用适当的数据结构实现预测分析表存储和使用；二是如何实现各规则右部串的逆序入栈处理。

建议：使用结构体数组。

六、分析与讨论
1、若输入串不是指定文法的句子，会出现什么情况？
2、总结预测语法分析程序的设计和实现的一般方法。

实验三基于算符优先法的语法分析程序的设计
一、实验目的
了解用算符优先分析法对表达式进行语法分析的方法，掌握算符优先语法分析程序的手工构造方法。

二、实验内容
1、了解编译程序的基于算符优先分析方法的语法分析过程。

2、根据算符优先分析原理设计一个算符优先语法分析程序。

三、实验要求
1、对下列简单表达式文法G[ E’]构造算符优先关系表。

E’→# E #
E → E + T | T
T → T * F | F
F → P / F ｜P
P → ( E )｜i
2、根据清华大学出版编译原理教材P117的图6.8手工构造算符优先语法分析程序。

3、用该算符优先语法分析程序对任意给定的键盘输入串i+i#进行语法分析，并根据栈的变化状态输出给定串的具体分析过程。

四、运行结果
从任意给定的键盘输入串：
i+i#
输出：
用算符优先语法分析程序分析串i+i#的过程
五、提示
本实验重点有两个：一是如何用适当的数据结构实现算符优先关系表的存储和使用；二是如何实现去掉了单非终结符之间的归约处理。

六、分析与讨论
1、若输入串不是指定文法的句子，会出现什么情况？
2、总结算符优先语法分析程序的设计和实现的一般方法。

实验四基于LR分析方法的语法分析程序的设计
一、实验目的
了解LR分析器的基本构成及用LR方法对表达式进行语法分析的方法，掌握LR分析程序的手工构造方法。

二、实验内容
1、了解编译程序的基于LR分析方法的语法分析过程。

2、根据LR(0)分析方法设计一个LR(0)语法分析程序。

三、实验要求
1、已知文法G[S']:
S'→E[0] E→aA[1] E→bB[2]A→cA[3]
A→d[4]B→cB[5] B→d[6]
建立文法G[S']的LR(0)分析表。

2、根据清华大学出版编译原理教材P136的描述的LR(0)分析器的工作过程手工构造LR(0)语法分析程序。

3、用该LR(0)语法分析程序对任意给定的键盘输入串bccd#进行语法分析，并根据栈的变化状态输出给定串的具体分析过程。

四、运行结果
从任意给定的键盘输入串：
bccd#
输出：
用LR(0)分析法分析符号串bccd#的过程
五、提示
本实验重点有两个：一是如何用适当的数据结构实现LR(0)分析表的存储和使用；二是如何实现遇到rj值时的归约处理。

建议：使用结构体数组。

六、分析与讨论
1、若输入串不是指定文法的句子，会出现什么情况？
2、总结LR语法分析程序的设计和实现的一般方法。