编译原理_第二章 词法分析(1)
编译原理中的词法分析与语法分析原理解析
编译原理中的词法分析与语法分析原理解析编译原理中的词法分析和语法分析是编译器中两个基本阶段的解析过程。
词法分析（Lexical Analysis）是将源代码按照语法规则拆解成一个个的词法单元（Token）的过程。
词法单元是代码中的最小语义单位，如标识符、关键字、运算符、常数等。
词法分析器会从源代码中读取字符流，将字符流转换为具有词法单元类型和属性值的Token序列输出。
词法分析过程中可能会遇到不合法的字符序列，此时会产生词法错误。
语法分析（Syntax Analysis）是对词法单元序列进行语法分析的过程。
语法分析器会根据语法规则，将词法单元序列转换为对应的抽象语法树（Abstract Syntax Tree，AST）。
语法规则用于描述代码的结构和组织方式，如变量声明、函数定义、控制流结构等。
语法分析的过程中，语法分析器会检查代码中的语法错误，例如语法不匹配、缺失分号等。
词法分析和语法分析是编译器的前端部分，也是编译器的基础。
词法分析和语法分析的正确性对于后续的优化和代码生成阶段至关重要。
拓展部分：除了词法分析和语法分析，编译原理中还有其他重要的解析过程，例如语义分析、语法制导翻译、中间代码生成等。
语义分析（Semantic Analysis）是对代码进行语义检查的过程。
语义分析器会根据语言的语义规则检查代码中的语义错误，例如类型不匹配、变量声明未使用等。
语义分析还会进行符号表的构建，维护变量和函数的属性信息。
语法制导翻译（Syntax-Directed Translation）是在语法分析的过程中进行语义处理的一种技术。
通过在语法规则中嵌入语义动作（Semantic Action），语法制导翻译可在语法分析的同时进行语义处理，例如求解表达式的值、生成目标代码等。
中间代码生成（Intermediate Code Generation）是将高级语言源代码转换为中间表示形式的过程。
中间代码是一种抽象的表示形式，可以是三地址码、四元式等形式。
编译原理 语法分析(2)_ LL(1)分析法1
自底向上分析法
LR分析法的概念 LR分析法的概念 LR(0)项目族的构造 LR(0)项目族的构造 SLR分析法 SLR分析法 LALR分析法 LALR分析法
概述
功能：根据文法规则 文法规则， 源程序单词符号串 单词符号串中 功能：根据文法规则，从源程序单词符号串中
识别出语法成分，并进行语法检查。 识别出语法成分，并进行语法检查。
9
【例】文法G[E] 文法G[E] E→ E +T | T 消除左递归 T→ T * F | F F→(E)|i 请用自顶向下的方法分析是否字 分析表 符串i+i*i∈L(G[E])。 符串i+i*i∈L(G[E])。
E→TE’ E’→+TE’|ε T →FT’ T’→*FT’|ε F→(E)|i
编译程序组织结构
表 处 理
前
端 中
源 程 序
词 法 分 析
语 法 分 析
语 义 分 析
间 代 码 生 成
中 后 目 端 间 标 代 代 码 码 优 生 化 成
目 标 程 序
错 误 处 理
第4章 语法分析
自顶向下分析法
递归子程序法（递归下降分析法） 递归子程序法（递归下降分析法） LL(1)分析法 LL(1)分析法
通常把按LL(1)方法完成语法分析任务的程序叫LL(1)分析程序或者LL(1)分析器。 通常把按LL(1)方法完成语法分析任务的程序叫LL(1)分析程序或者LL(1)分析器。 LL(1)方法完成语法分析任务的程序叫LL(1)分析程序或者LL(1)分析器
输入串
一、分析过程
#
此过程有三部分组成: 此过程有三部分组成: 分析表 总控程序） 执行程序 (总控程序） 分析栈） 符号栈 （分析栈）
编译原理课后习题答案+清华大学出版社第二版
用以引用非局部（包围它的过程）变量时，寻找该变量的地址。 DL： 动态链，指向调用该过程前正在运行过程的数据段基地址，用以过程执行结束释放
数据空间时，恢复调用该过程前运行栈的状态。 RA： 返回地址，记录调用该过程时目标程序的断点，即调用过程指令的下一条指令的地
编译程序大致有哪几种开发技术？
答案：
（1）自编译：用某一高级语言书写其本身的编译程序。 （2）交叉编译：A 机器上的编译程序能产生 B 机器上的目标代码。 （3）自展：首先确定一个非常简单的核心语言 L0，用机器语言或汇编语言书写出它的编
译程序 T0，再把语言 L0 扩充到 L1，此时 L0⊂ L1 ,并用 L0 编写 L1 的编译程序 T1，再把语 言 L1 扩充为 L2，有 L1 ⊂ L2 ,并用 L1 编写 L2 的编译程序 T2，……，如此逐步扩展下 去， 好似滚雪球一样，直到我们所要求的编译程序。 （4）移植：将 A 机器上的某高级语言的编译程序搬到 B 机器上运行。
(main).
答案： 程序执行到赋值语句 b∶=10 时运行栈的布局示意图为：
1
《编译原理》课后习题答案第二章
第 3题 写出题 2 中当程序编译到 r 的过程体时的名字表 table 的内 容。
name
kind
level/val
adr
size
答案：
题 2 中当程序编译到 r 的过程体时的名字表 table 的内容为：
盛威网（）专业的计算机学习网站
2
《编译原理》课后习题答案第一章
合实现方案，即先把源程序翻译成较容易解释执行的某种中间代码程序，然后集中解释执行 中间代码程序，最后得到运行结果。
编译原理第三版课后习题答案
编译原理第三版课后习题答案编译原理是计算机科学中的一门重要课程，它研究的是如何将高级程序语言转换为机器语言的过程。
而《编译原理》第三版是目前被广泛采用的教材之一。
在学习过程中，课后习题是巩固知识、提高能力的重要环节。
本文将为读者提供《编译原理》第三版课后习题的答案，希望能够帮助读者更好地理解和掌握这门课程。
第一章：引论习题1.1：编译器和解释器有什么区别？答案：编译器将整个源程序转换为目标代码，然后一次性执行目标代码；而解释器则逐行解释源程序，并即时执行。
习题1.2：编译器的主要任务是什么？答案：编译器的主要任务是将高级程序语言转换为目标代码，包括词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成等过程。
第二章：词法分析习题2.1：什么是词法分析？答案：词法分析是将源程序中的字符序列划分为有意义的词素（token）序列的过程。
习题2.2：请给出识别下列词素的正则表达式：（1）整数：[0-9]+（2）浮点数：[0-9]+\.[0-9]+（3）标识符：[a-zA-Z_][a-zA-Z_0-9]*第三章：语法分析习题3.1：什么是语法分析？答案：语法分析是将词法分析得到的词素序列转换为语法树的过程。
习题3.2：请给出下列文法的FIRST集和FOLLOW集：S -> aAbA -> cA | ε答案：FIRST(S) = {a}FIRST(A) = {c, ε}FOLLOW(S) = {$}FOLLOW(A) = {b}第四章：语义分析习题4.1：什么是语义分析？答案：语义分析是对源程序进行静态和动态语义检查的过程。
习题4.2：请给出下列文法的语义动作：S -> if E then S1 else S2答案：1. 计算E的值2. 如果E的值为真，则执行S1；否则执行S2。
第五章：中间代码生成习题5.1：什么是中间代码？答案：中间代码是一种介于源代码和目标代码之间的表示形式，它将源代码转换为一种更容易进行优化和转换的形式。
编译原理中的词法分析与语法分析原理解析
编译原理中的词法分析与语法分析原理解析编译原理是计算机科学中的重要课程，它研究的是如何将源程序翻译成目标程序的过程。
而词法分析和语法分析则是编译过程中的两个重要阶段，它们负责将源程序转换成抽象语法树，为接下来的语义分析和代码生成阶段做准备。
本文将从词法分析和语法分析的原理、方法和实现技术角度进行详细解析，以期对读者有所帮助。
一、词法分析的原理1.词法分析的定义词法分析（Lexical Analysis）是编译过程中的第一个阶段，它负责将源程序中的字符流转换成标记流的过程。
源程序中的字符流是没有结构的，而编程语言是有一定结构的，因此需要通过词法分析将源程序中的字符流转换成有意义的标记流，以便之后的语法分析和语义分析的进行。
在词法分析的过程中，会将源程序中的字符划分成一系列的标记（Token），每个标记都包含了一定的语义信息，比如关键字、标识符、常量等等。
2.词法分析的原理词法分析的原理主要是通过有限状态自动机（Finite State Automaton，FSA）来实现的。
有限状态自动机是一个数学模型，它描述了一个自动机可以处于的所有可能的状态以及状态之间的转移关系。
在词法分析过程中，会将源程序中的字符逐个读取，并根据当前的状态和字符的输入来确定下一个状态。
最终，当字符读取完毕时，自动机会处于某一状态，这个状态就代表了当前的标记。
3.词法分析的实现技术词法分析的实现技术主要有两种，一种是手工实现，另一种是使用词法分析器生成工具。
手工实现词法分析器的过程通常需要编写一系列的正则表达式来描述不同类型的标记，并通过有限状态自动机来实现这些正则表达式的匹配过程。
这个过程需要大量的人力和时间，而且容易出错。
而使用词法分析器生成工具则可以自动生成词法分析器的代码，开发者只需要定义好源程序中的各种标记，然后通过这些工具自动生成对应的词法分析器。
常见的词法分析器生成工具有Lex和Flex等。
二、语法分析的原理1.语法分析的定义语法分析（Syntax Analysis）是编译过程中的第二个阶段，它负责将词法分析得到的标记流转换成抽象语法树的过程。
编译原理词法分析和ll(1)文法判定
struct SYMINFO//词法分析信息结构体
{
int num;
struct SYM sym[MAX_SYM];
struct FORM form;
};
//取词函数(返回读字符数量,如果是0则表示结束,lin表示当前行数)
int __stdcall getsym(const char *in,struct SYM *out,int *ln,struct FORM *form);
#include <stdlib.h>//For memset()
#include <string.h>//For strcpy()
#define ISLETTER(c)((c)>='A'&&(c)<='Z'||(c)>='a'&&(c)<='z')
#define ISNUMBER(c)((c)>='0'&&(c)<='9')
#define IDC_INPUT 1001
#define IDC_OUTPUT 1003
#define IDC_ERRPUT 1004
#define IDC_BUTTON1 1005
#define ID_START 40001
#define ID_ABOUT 40003
#define ID_OPEN 40005
out->id=ERR_OVERNUMFORM;
return m+n;
}
form->numf[form->numnum].id=form->numnum;
第2章 词法分析-编译原理及实践教程(第3版)-黄贤英-清华大学出版社
=> 0 >
1=
2
>
3=
4
其他
Hale Waihona Puke 其他6*5*
识别>、>=、>>、>>=四个单词的状态转换图
数值型常量的识别
0～9
1～9
=> 0
1
其他
* 2
0
十进制整型数
=> 0
0～7 0 3 其他 4 *
八进制整型数
=> 0 0
0～9
0～9 |a～f
|a～f |A～F
3 x/X 5 |A～F 6 其他 7 *
十六进制整型数
字母或数字
* 0 字母 1 其它 2
识别标识符的转换图
一个状态图可用于识别一定的字符串，大多数程序 设计语言的单词符号都可以用转换图来识别。
字母或数字
* 0 字母 1 其它 2
识别过程是：从初始状态0开始，若读入一个字母， 转入1状态，若再读入字母或数字，仍处于1状态， 否则转向2状态，结束一个标识符的识别过程。状 态上的*表示多读入一个符号。
错误处理程序
源 程 序
词
语
语
法
法
义
分
分
分
析单 析 语
器
词 记
器
法 单
析 器
语 法 单
中 间 代 码 生 成 器
中 间 代
代 码 优 化
器
中 间 代
目 标 代 码 生 成
器
目 标 代 码
号
位
位
码
码
表格管理程序
2.1 词法分析器概述
• 功能：
源程序
词法分析程序 Token串 语法分析程序
《编译原理》教学大纲
《编译原理》教学大纲一、课程概述编译原理是计算机科学与技术专业的一门重要课程，也是软件工程领域的基础课程之一、本课程通过对编译器的原理和实现技术的学习，使学生掌握编译器的设计和实现方法，培养学生独立解决实际问题的能力。
二、教学目标1.理解编译器的基本原理和工作流程；2.掌握常见编译器的构建方法和技术；3.能够设计和实现简单的编译器；4.培养分析和解决实际问题的能力。
三、教学内容和教学进度1.第一章：引论1.1编译器的定义和分类1.2编译器的基本工作流程2.第二章：词法分析2.1编译器的基本结构2.2词法单元的定义和识别方法2.3正则表达式和有限自动机3.第三章：语法分析3.1语法分析的基本概念3.2语法规则的定义和表示方法3.3自顶向下的语法分析方法3.4自底向上的语法分析方法4.第四章：语义分析4.1语义分析的基本概念4.2属性文法和语法制导翻译4.3语义动作和符号表管理5.第五章：中间代码生成5.1中间代码的定义和表示方法5.2基本块和控制流图5.3三地址码的生成方法6.第六章：优化6.1优化的基本概念和原则6.2常见的优化技术和方法6.3编译器的优化策略7.第七章：目标代码生成7.1目标代码生成的基本原理7.2目标代码的表示方法和存储管理7.3基本块的划分和目标代码生成算法8.第八章：附加主题8.1解释器和编译器的比较8.2面向对象语言的编译8.3并行编译和动态编译四、教学方法1.理论教学与实践相结合，注重教学案例的分析和实践；2.引导学生主动探索，注重培养学生的自主学习能力；3.激发学生的兴趣，鼓励学生提问和讨论。
五、考核方式1.平时成绩：包括课堂测验、作业和实验报告等；2.期末考试：闭卷笔试，主要考查学生对编译原理的理论知识和实践能力的掌握程度。
六、参考教材1.《编译原理与技术》（第2版），龙书，机械工业出版社，2024年2.《现代编译原理-C语言描述》（第2版），谢路云，电子工业出版社，2024年七、参考资源1. 实验环境：Dev-C++、gcc、llvm等2.相关网站：编译原理教学网站、编译器开源项目等八、教学团队本课程由计算机科学与技术学院的相关教师负责教学，具体安排详见教务处发布的教学计划。
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词法分析
主要内容： 词法分析过程涉及的几个问题 模式的形式化描述-正规式与正规集 记号的识别-有限自动机 从正规式到词法分析器 词法分析器生成器简介
2019/2/16
编译原理
1
一、词法分析过程涉及的几个问题
词法分析是编译过程中的第一个阶段。 执行词法分析的程序称为词法分析程序，也称 为词法分析器或扫描器。 任务是：从左至右逐个字符地对源程序进行扫 描，产生一个个单词符号，把字符串形式的源 程序改造成为单词符号串形式的中间程序。 功能是输入源程序，输出单词符号，并检查词 法错误。
2019/2/16
编译原理
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注意：一个程序语言的保留字、运算符和 界符的个数是确定的，而标识符或常数 的使用则不限定个数。 将产生和识别单词的规则称为模式 (patten)。 按照某个模式(规则)识别出的元素称为记 号(token)。 单词(lexeme)一词是指被识别出元素自 身的值。
编译原理 2
2019/2/16
1、词法分析器的三种工作方式：
词法分析器作为主程序； 词法分析器作为子程序； 并行工作方式
2019/2/16
编译原理
3
图2.1 作为子程序的词法分析器
图2.2 词法分析器进行单独一遍扫描
2019/2/16 4
编译原理
图2.3 并行工作模式
2019/2/16
2019/2/16
编译原理
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(2) 单词自身的值。 单词自身的值是编译中其它阶段所需要的信息。 对于单词符号来说： 如果一个种别只含有一个单词符号，那么对于这个单词符号，其 种别编码就完全代表了它自身的值。 如果一个种别含有多个单词符号，那么对于它的每个单词符号， 除了给出种别编码之外还应给出单词符号自身的值，以便把同一 种类的单词区别开来。 注意：标识符自身的值就是标识符自身的字符串，而常数自身的 值是常数本身的二进制数值。此外，我们也可用指向某类表格中 一个特定项目的指针来区分同类中的不同单词。 例如，对于标识符，可以用它在符号表的入口指针作为它自身的 值；而常数也可用它在常数表的入口指针作为它自身的值。
2019/2/16 编译原理 8
3、词法分析器输出单词的形式
词法分析程序的输入是源程序字符串， 而输出是与源程序等价的单词符号序列， 词法分析器输出单词的形式 并且所输出的单词符号通常表示成如下 的二元式： （单词种别，单词自身的值）
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编译原理
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(1) 单词种别。
单词种别表示单词的种类，它是语法分析所需要的信息。 一个语言的单词符号如何划分种类、分为几类、如何编码都属于技术性 问题，主要取决于处理上的方便。 通常让每种单词对应一个整数码，这样可最大限度地把各个单词区别开 来。 对于保留字，可将其全体视为一种，也可一字一种，采用一字一种的分 类方法处理起来比较方便； 标识符一般统归为一种； 常数可统归为一种，也可按整型、实型、布尔型等分为几种； 运算符和界符可采用一符一种的分法，也可统归为一种。
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编译原理
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定义2.2中①和②规定了正规式的基本操作数或基本正规 式。 定义2.2的③给出了正规式上的三种运算: (a)或运算、 (b)连接运算和(c)闭包运算。 对于由多个操作数和多个操作符组成的正规式，可以 利用(d)所给的括号规定运算的先后次序。 如果对或、连接和闭包运算进行如下约定: ① 三种运算均具有左结合性质； ② 运算的优先级从高到低顺序排列为: 闭包运算、 连接运算、或运算。 则正规式中不必要的括号可以被省略。例如， (a)|((b)*(c))可以简化成a|b*c。
(1) 保留字(也称基本字)：如C语言中的if、else、while 和do等，这些字保留了语言所规定的含义，是编译程 序识别各类语法成分的依据。几乎所有程序语言都限 制用户使用保留字来作为标识符。 (2) 标识符：用来标记常量、数组、类型、变量、过程 或函数名等，通常由用户自己定义。 (3) 常数：包括各种类型的常数，如整型常数386、实 型常数0.618、布尔型常数TRUE等。 (4) 运算符：如“+”、“?”、“*”、“/”、“>”、 “<”等。 (5) 界符：在语言中是作为语法上的分界符号使用的， 如“，”、“；”、“（”、“）”等。
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编译原理
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二、模式的形式化描述-正规式与正规集
1、字符串与语言
从词法分析的角度看，程序设计语言 是由记号组成的集合，每个记号又是由 若干字母按照一定规则组成的字符串。
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编译原理
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定义2.1 语言L是有限字母表∑上有限长度字 符串的集合。 定义2.1明确指出，语言是一个集合，集 合中的元素是字符串，并且强调了两个有限: ① 字母表是有限的，即字母表中元素是 有限多个； ② 字符串的长度是有限的，即字符串中 字符个数是有限多个。 这是由于计算机所能表示的字符个数和 字符串的长度都是有限的。
编译原理
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2、单词符号的分类
单词符号分类： 词法分析程序简单地说就是读单词程序，该程 描用高级语言编写的源程序，将源程序中由单 词符号组成的字符串分解出一个个单词来。因 此，单词符号是程序语言的基本语法单位，具 有确定的语法意义。 程序语言的单词符号通常可分为下面五种：
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编译原理
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编译原理
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字符串的基本概念：
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编译原理
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字符串集合上的基本运算
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编译原理
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2、正规式与正规集
定义2.2 令Σ是一个有限字母表，则Σ上的正规式及其 表示的集合递归定义如下: ① ε是正规式，它表示集合L(ε)=ε； ② 若a是Σ上的字符，则a是正规式，它表示集合 L(a)=； ③ 若正规式r和s分别表示集合L(r)和L(s)，则 (a) r|s是正规式，表示集合L(r)∪L(s)； (b) rs是正规式，表示集合L(r)L(s)； (c) r*是正规式，表示集合(L(r))*； (d) (r)是正规式，表示的集合仍然是L(r)。 可用正规式描述的语言称为正规语言或正规集。