词法分析器的设计与实现

合集下载

词法分析器原理

词法分析器原理词法分析器（Lexical Analyzer）是编译器中的重要组成部分，用于将输入的源代码分解为一个个词法单元（Token），为语法分析器（Syntax Analyzer）提供分析的基础。

本文将介绍词法分析器的原理和工作流程。

一、概述词法分析器通过扫描源代码字符流，并识别出其中的合法词法单元。

它将源代码转化为一个个标识符、关键字、常数、运算符等基本构件，以供后续阶段进行进一步的处理和分析。

二、工作原理1. 自动机词法分析器通常使用有限自动机（Finite Automaton）来实现。

有限自动机由一系列状态组成，每个状态所接受的输入决定了自动机的状态转移。

利用状态转移规则，自动机可以根据输入字符逐步分析源代码并产生相应的词法单元。

2. 正则表达式为了方便描述词法分析器对输入的词法单元进行匹配，可以使用正则表达式。

正则表达式是一种描述字符模式的工具，它可以定义一类字符串的集合。

词法分析器将正则表达式与状态机相结合，通过模式匹配的方式识别输入字符流中的词法单元。

3. 词法规则词法分析器通过预先定义的词法规则来描述源代码中的不同词法单元。

例如，某个编程语言的词法规则可能包含关键字、标识符、数字、字符串等。

词法规则的定义中常常使用正则表达式来指定某个词法单元的模式。

4. 符号表为了方便后续的语义处理和编译过程，词法分析器通常会维护一个符号表（Symbol Table）。

符号表记录了源代码中出现的标识符、常量等信息，以供后续的语法分析和语义分析使用。

三、工作流程词法分析器的工作流程可以分为以下几个步骤：1. 读取源代码字符流，并初始化状态机。

2. 通过状态转移规则，逐个输入字符进行状态转移，直到达到某个终止状态。

3. 判断当前状态是否为某个词法单元的终止状态，如果是，产生相应的词法单元，并将其记录在符号表中。

4. 继续读取源代码字符流，重复以上过程，直到扫描完整个源代码。

五、总结词法分析器作为编译器的重要组成部分，负责将源代码分解为一个个词法单元，并提供给语法分析器进行进一步的处理。

编译原理实验报告

编译原理实验报告一、实验目的本次编译原理实验的主要目的是通过实践加深对编译原理中词法分析、语法分析、语义分析和代码生成等关键环节的理解，并提高实际动手能力和问题解决能力。

二、实验环境本次实验使用的编程语言为 C/C+＋，开发工具为 Visual Studio 2019，操作系统为 Windows 10。

三、实验内容（一）词法分析器的设计与实现词法分析是编译过程的第一个阶段，其任务是从输入的源程序中识别出一个个具有独立意义的单词符号。

在本次实验中，我们使用有限自动机的理论来设计词法分析器。

首先，我们定义了单词的种类，包括关键字、标识符、常量、运算符和分隔符等。

然后，根据这些定义，构建了相应的状态转换图，并将其转换为程序代码。

在实现过程中，我们使用了字符扫描和状态转移的方法，逐步读取输入的字符，判断其所属的单词类型，并将其输出。

（二）语法分析器的设计与实现语法分析是编译过程的核心环节之一，其任务是在词法分析的基础上，根据给定的语法规则，判断输入的单词序列是否构成一个合法的句子。

在本次实验中，我们采用了自顶向下的递归下降分析法来实现语法分析器。

首先，我们根据给定的语法规则，编写了相应的递归函数。

每个函数对应一种语法结构，通过对输入单词的判断和递归调用，来确定语法的正确性。

在实现过程中，我们遇到了一些语法歧义的问题，通过仔细分析语法规则和调整函数的实现逻辑，最终解决了这些问题。

（三）语义分析与中间代码生成语义分析的任务是对语法分析所产生的语法树进行语义检查，并生成中间代码。

在本次实验中，我们使用了四元式作为中间代码的表示形式。

在语义分析过程中，我们检查了变量的定义和使用是否合法，类型是否匹配等问题。

同时，根据语法树的结构，生成相应的四元式中间代码。

（四）代码优化代码优化的目的是提高生成代码的质量和效率。

在本次实验中，我们实现了一些基本的代码优化算法，如常量折叠、公共子表达式消除等。

通过对中间代码进行分析和转换，减少了代码的冗余和计算量，提高了代码的执行效率。

一个简单的词法分析器

实验一词法分析程序设计与实现一、实验目的：加深对词法分析器的工作过程的理解；加强对词法分析方法的掌握；能够采用一种编程语言实现简单的词法分析程序；能够使用自己编写的分析程序对简单的程序段进行词法分析。

二、实验内容：自定义一种程序设计语言，或者选择已有的一种高级语言(C语言)，编制它的词法分析程序。

词法分析程序的实现可以采用任何一种编程工具。

三、实验要求：1. 对单词的构词规则有明确的定义；2. 编写的分析程序能够正确识别源程序中的单词符号；3. 识别出的单词以<种别码，值>的形式保存在符号表中；4. 词法分析中源程序的输入以.c格式，分析后的符号表保存在.txt文件中。

5. *对于源程序中的词法错误，能够做出简单的错误处理，给出简单的错误提示，保证顺利完成整个源程序的词法分析；6. 实验报告要求用自动机或者文法的形式对词法定义做出详细说明，说明词法分析程序的工作过程，说明错误处理的实现*。

四、实验学时：12学时五、实验步骤：1. 定义目标语言的可用符号表和构词规则；2. 依次读入源程序符号，对源程序进行单词切分和识别，直到源程序结束；3. 对正确的单词，按照它的种别以<种别码，值>的形式保存在符号表中；4. *对不正确的单词，做出错误处理*。

词法分析（Lexical Analysis) 是编译的第一阶段。

词法分析器的主要任务是读入源程序的输入字符、将他们组成词素，生成并输出一个词法单元序列，每个词法单元对应一个词素。

这个词法单元序列被输出到语法分析器进行语法分析。

知识储备词法单元：由一个词法单元名和一个可选的属性值组成。

词法单元名是一个表示某种词法单位的抽象符号，比如一个特定的关键字，或者代表一个标识符的输入字符序列。

词法单元名字是由语法分析器处理的输入符号。

模式：描述了一个词法单元的词素可能具有的形式。

词素：源程序中的一个字符序列，它和某个词法单元的模式匹配，并被词法分析器识别为该词法单元的一个实例。

词法分析器的实现与设计

题目：词法分析器的设计与实现一、引言................................ 错误!未定义书签。

二、词法分析器的设计 (3)2.1词的内部定义 (3)2.2词法分析器的任务及功能 (3)32.2.2 功能： (4)2.3单词符号对应的种别码： (4)三、词法分析器的实现 (5)3.1主程序示意图： (5)3.2函数定义说明 (6)3.3程序设计实现及功能说明 (6)错误!未定义书签。

77四、词法分析程序的C语言源代码： (7)五、结果分析： (12)摘要：词法分析是中文信息处理中的一项基础性工作。

词法分析结果的好坏将直接影响中文信息处理上层应用的效果。

通过权威的评测和实际应用表明,IRLAS是一个高精度、高质量的、高可靠性的词法分析系统。

众所周知,切分歧义和未登录词识别是中文分词中的两大难点。

理解词法分析在编译程序中的作用，加深对有穷自动机模型的理解，掌握词法分析程序的实现方法和技术，用c语言对一个简单语言的子集编制一个一遍扫描的编译程序，以加深对编译原理的理解,掌握编译程序的实现方法和技术。

Abstract:lexical analysis is a basic task in Chinese information processing. The results of lexical analysis will directly affect the effectiveness of the application of Chinese information processing. The evaluation and practical application show that IRLAS is a high precision, high quality and high reliability lexical analysis system. It is well known that segmentation ambiguity and unknown word recognition are the two major difficulties in Chinese word segmentation. The understanding of lexical analyse the program at compile, deepen of finite automata model for understanding, master lexical analysis program implementation method and technology, using C language subset of a simple language compilation of a scanned again compiler, to deepen to compile the principle solution, master compiler implementation method and technology.关键词：词法分析器?扫描器?单词符号?预处理Keywords: lexical analyzer word symbol pretreatment scanner一、引言运用C语言设计词法分析器，由指定文件读入预分析的源程序，经过词法分析器的分析，将结果写入指定文件。

词法分析器实验报告

词法分析器实验报告词法分析器实验报告一、引言词法分析器是编译器中的重要组成部分，它负责将源代码分解成一个个的词法单元，为之后的语法分析提供基础。

本实验旨在设计和实现一个简单的词法分析器，以深入理解其工作原理和实现过程。

二、实验目标本实验的目标是设计和实现一个能够对C语言代码进行词法分析的程序。

该程序能够将源代码分解成关键字、标识符、常量、运算符等各种词法单元，并输出其对应的词法类别。

三、实验方法1. 设计词法规则：根据C语言的词法规则，设计相应的正则表达式来描述各种词法单元的模式。

2. 实现词法分析器：利用编程语言（如Python）实现词法分析器，将源代码作为输入，根据词法规则将其分解成各种词法单元，并输出其类别。

3. 测试和调试：编写测试用例，对词法分析器进行测试和调试，确保其能够正确地识别和输出各种词法单元。

四、实验过程1. 设计词法规则：根据C语言的词法规则，我们需要设计正则表达式来描述各种词法单元的模式。

例如，关键字可以使用'|'操作符将所有关键字列举出来，标识符可以使用[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*的模式来匹配，常量可以使用[0-9]+的模式来匹配等等。

2. 实现词法分析器：我们选择使用Python来实现词法分析器。

首先，我们需要读取源代码文件，并将其按行分解。

然后，针对每一行的代码，我们使用正则表达式进行匹配，以识别各种词法单元。

最后，我们将识别出的词法单元输出到一个结果文件中。

3. 测试和调试：我们编写了一系列的测试用例，包括各种不同的C语言代码片段，以测试词法分析器的正确性和鲁棒性。

通过逐个测试用例的运行结果，我们可以发现和解决词法分析器中的问题，并进行相应的调试。

五、实验结果经过多次测试和调试，我们的词法分析器能够正确地将C语言代码分解成各种词法单元，并输出其对应的类别。

例如，对于输入的代码片段：```cint main() {int a = 10;printf("Hello, world!\n");return 0;}```我们的词法分析器将输出以下结果：```关键字：int标识符：main运算符：(运算符：)运算符：{关键字：int标识符：a运算符：=常量：10运算符：;标识符：printf运算符：(常量："Hello, world!\n"运算符：)运算符：;关键字：return常量：0运算符：;```可以看到，词法分析器能够正确地将代码分解成各种词法单元，并输出其对应的类别。

一个词法分析器构造过程模拟器的设计与实现

第２８卷第１期２１０１年１月
计算机应用与软件
ＣｏｐｔｒＡｐｌｃｔｏｎｏｔｒｍｕｅｐｉａｉｎｓａｄＳｆｗａｅ
Ｖ０．８Ｎｏ１１２．
Ｊｎ２１ａ．０ｌ
一
个词法分析器构造过程模拟器的设计与实现
Ｔｋｎ，编译程序的基础，是编译程序的重要组成部分。词ｏｅ）是也
即具体规则下的ＤＡ的构造过程，文设计实现了一个词法分Ｆ本析构造过程模拟器。
１设计原理
１１正则表达式．
正则表达式是一种符号表示法，为了用有限的描述来详是细说明（能）限的语言。也就是说正则表达式是针对某个可无
孙文明郭德贵朱兆龙吴姚睿
（吉林大学计算机科学与技术学院吉林长春１０１）３０２
摘
词法分析器是编译器的第一个组成部分，是后续部分的基础，同时，词法分析也广泛应用在很多软件中所以理解词法分析器的构造原理比较重要。设计并实现的模拟器能够以表格和图形的方式展示词法分析器的构造过程并可以形象模拟词法分析
ＡｂｔａｔｓｒｃＬｘｃｌｎｌｚｒｉｔｅｆｓｃｍｐｎｎｆｏｉｒａｄｉａｓｈａｅｏｅｓｂｅｕｎａｔＭｅｎｅｉａａａｙｅｈｉｔｏｏｅｔｃｍｐｌ，ｎｓｌｏｔｅｂｓｆｔｕｓｑｅｔｒｓｒｏａｅｈｐｓａｗｈｉｅ，ｌｘｃｌａｌｓｓｌｅｉａｎａｙｉ

词法分析程序的设计与实现

词法分析程序的设计与实现方法1：采用C作为实现语言，手工编制一．文法及状态转换图1．语言说明：C语言有以下记号及单词：（1）标识符：以字母开头的、后跟字母或数字组成的符号串。

（2）关键字：标识符集合的子集，该语言定义的关键字有32个，即auto,break,case,char,const,continue,default,do,double,else,enum, extern,float,for,goto,if,int,long,register,return,short,signed,static, sizeof,struct,switch，typedef ,union,unsigned ,void, volatile和while。

（3）无符号数：即常数。

（4）关系运算符：<,<=,==,>,>=,！=。

（5）逻辑运算符：&&、||、！。

（6）赋值号：=。

（7）标点符号：+、++、-、--、*、：、；、（、）、？、/、%、#、&、|、“”、，、.、{}、[]、_、^等（8）注释标记：以“/*”开始，以“*/”结束。

（9）单词符号间的分隔符：空格。

2．记号的正规文法：仅给出各种单词符号的文法产生式（1）标识符的文法id->letter ridrid->ε|letter rid|digit rid（2）无符号整数的文法digits->digit remainderremainder->ε|digit remainder（3）无符号数的文法num->digit num1num1->digit num1|. num2|E num4|εnum2->digit num3num3->digit num3|E num4|εnum4->+digits|-digits|digit num5digits->digit num5num5->digit num5|ε（4）关系运算符的文法relop-> <|<=|==|>|>=|!=（5）赋值号的文法assign_op->=（6）标点符号的文法special_symbol->+|-|*|%|#|^|(|)|{|}|[|]|:|;|”|?|/|,|.& （7）逻辑运算符的文法logic->&&| || | !（8）注释头符号的文法note->/starstar->*3.状态转换图其中，状态0是初始状态，若此时读入的符号是字母，则转换到状态1，进入标识符识别过程；如果读入的是数字，则转换到状态2，进入无符号数识别过程；……；若读入的符号是/，转换到状态11，再读入下一个符号，如果读入的符号是*，则转换到状态12，进入注释处理状态；如果在状态0读入的符号不是语言所定义的单词符号的开始字符，则转换到状态13，进入错误处理状态。

词法分析器生成器的设计与实现

由这三种关系合成，比如 “＋” 系：关Ａ＋＝・ＡＡ。１２ＮＡ（确定有限状态自动机）．Ｆ非
有限自动机理论是描述词法规则的基本理论ＦＪＮＡ可以看作一种特殊的有限自动机，从某种意
义上说它是带有原始内部存储的机器的抽象模型Ｈ。一个ＮＡ可以表示成一个五元组：ＪＦＮ＝（，，Ｓ∑
定的算法（规则）把正规式转换为ＮＡ。Ｆ
２１把正规式转换为ＮＡＮ的方法描述．Ｆ
输入：表 ∑的正规式ｒ字母。
输出：接受Ｌｒ的ＮＡＮ（）Ｆ。方法：首先分析ｒ把它分解成子表达式，，然后使用下面的规则１和２，ｒ））为中的每个基本符号（８
１基本概念
１１正规式．
正规式是按照一组定义规则，由较简单的正规式构成的，每个正规式ｒ表示一个语言Ｌｒ。如：（）
ＩＤ＝（划线Ｉ下字母）・（划线ｌ下字母ｆ字）数
其中，Ｉ表示“ 关系， ” “” 或” “・表示 “ 连接 ” 系， ” 关 “ 表示出现零次或多次。当然，正则表达式还有 “ ：＋”表示出现一次或多次；？表示出现零次或一次 ……等等运算符， “” 有兴趣的可以在参考文献［］１
查一下，里就不详细描述了。这
形式语言的理论告诉我们：正则表达式可以转换成为一张转换图（有限状态机）。正则表达式有三种最基本的关系Ｊ“ ：连接” 关系：Ａ・；或” ｃ＝Ｂ “ 关系：Ａｌ； ” 系：ＡＣ＝Ｂ “ 关Ｃ＝。另外的关系都可以

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

《编译原理》课程实验报告实验题目：某种简单程序语言的词法分析器的设计与实现专业：计算机科学与技术班级：11060341学号：11060341姓名：实验目的：设计一个词法分析程序，理解词法分析器实现的原理，掌握程序设计语言中的各类单词的词法分析方法，加深对词法分析原理的理解。

实验任务：词法分析是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，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，单词符号的属性值)显示，本程序则是通过对给定程序段分析后以单词符号和文字提示显示）实验流程：程序清单：#include<iostream>#include<cstdio>#include<cstring>using namespace std;int k=0;struct word{char name[10];int kind;} word[1000];char key[35][10]= {"scanf","short","int","long","float","double","char","struct","union","printf","typedef","const","unsigned","signed","extern","register","static","volatile","void","if","else","switch","case","for","do","while","goto","continue","break","default","sizeof","return","include","bool"};bool cmp(char a[]){int i;for(int k=0; k<35; k++){if(strcmp(a,key[k])==0)return 1;}return 0;}int main(){#ifdef LOCALfreopen("in.txt", "r", stdin);freopen("out.txt", "w", stdout);#endifint p,q,flag;char a[1000],b[10],ch;while(gets(a)){p=0;int len=strlen(a);while(p<len){ch=a[p];memset(b,0,sizeof(b));while(ch==' '){p++;ch=a[p];}if((ch>='a'&&ch<='z')||(ch>='A'&&ch<='Z')||ch=='_'){flag=0;q=0;while((ch>='a'&&ch<='z')||(ch>='A'&&ch<='Z')||ch=='_'||(ch>='0'&&ch<='9')) {if((ch>='0'&&ch<='9')||ch=='_')flag=1;b[q++]=ch;p++;ch=a[p];}if(flag==1){strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=1;}else if(flag==0){if(ch=='\''||ch=='"'){strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=2;}else if(cmp(b)==1){strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=3;}else{strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=1;}}}else if((ch>='0'&&ch<='9')||ch=='-'){if(a[t]>='0'&&a[t]<='9'||a[t]>='a'&&a[t]<='z'||a[t]>='A'&&a[t]<='Z'){p++;ch=a[p];if(ch=='-'||ch=='='){b[0]='-';b[1]=ch;strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=5;ch=a[++p];}else{b[0]='-';strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=5;}}else{q=0;b[q++]=ch;p++;ch=a[p];while((ch>='0'&&ch<='9')||ch=='.'){b[q++]=ch;p++;ch=a[p];}strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=2;}}elseif(ch=='('||ch==')'||ch=='['||ch==']'||ch=='{'||ch=='}'||ch==','||ch==';'||ch==':'||ch=='\''||ch=='"')//ch=='('| |ch==')'||ch=='['||ch==']'||ch=='{'||ch=='}'||{b[0]=ch;strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=4;}else if(ch=='%'||ch=='^'){b[0]=ch;strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=5;ch=a[++p];}else if(ch=='+'){p++;ch=a[p];if(ch=='+'||ch=='='){b[0]='+';b[1]=ch;strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=5;ch=a[++p];}else{b[0]='+';strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=5;}}else if(ch=='*'){p++;ch=a[p];if(ch=='*'||ch=='='){b[0]='*';b[1]=ch;strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=5;ch=a[++p];}else{b[0]='*';strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=5;}}else if(ch=='/'){p++;ch=a[p];if(ch=='/'||ch=='='){b[0]='/';b[1]=ch;strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=5;ch=a[++p];}else{b[0]='/';strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=5;}}else if(ch=='='){p++;ch=a[p];if(ch=='='){b[0]=b[1]='=';strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=5;ch=a[++p];}else{b[0]='=';strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=5;}}else if(ch=='>'){p++;ch=a[p];if(ch=='>'||ch=='='){b[0]='>';b[1]=ch;strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=5;ch=a[++p];}else{b[0]='>';strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=5;}}else if(ch=='<'){p++;ch=a[p];if(ch=='<'||ch=='='){b[0]='<';b[1]=ch;strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=5;ch=a[++p];}else{b[0]='<';strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=5;}}else if(ch=='!'){p++;ch=a[p];if(ch=='='){b[0]='!';b[1]='=';strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=5;ch=a[++p];}else{b[0]='!';strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=5;}}else if(ch=='&'){p++;ch=a[p];if(ch=='&'){b[0]=b[1]='&';strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=5;ch=a[++p];}else{b[0]='&';strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=5;}}else if(ch=='|'){p++;ch=a[p];if(ch=='|'){b[0]=b[1]='|';strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=5;ch=a[++p];}else{b[0]='|';strcpy(word[k].name,b);word[k++].kind=5;}}}}for(int i=0; i<k; i++){switch(word[i].kind){case 1:{printf("(标识符,");break;}case 2:{printf("(常量,");break;}case 3:{printf("(关键字,");break;}case 4:{printf("(界符,");break;}case 5:{printf("(运算符,");break;}}printf("%s)\n",word[i].name); }int a1=0,a2=0,a3=0,a4=0,a5=0; for(int i=0;i<k;i++){if(word[i].kind==1)a1++;else if(word[i].kind==2)a2++;else if(word[i].kind==3)a3++;else if(word[i].kind==4)a4++;else if(word[i].kind==5)a5++;}printf("标识符：%d\n常量：%d\n关键字：%d\n界符：%d\n运算符：%d\n",a1,a2,a3,a4,a5);return 0;}运行结果：。