C++语言实现词法分析器设计例题参考

1 给同学们的一段话 《编译原理》计算机软件专业的一门重要专业课程。该课程系统地向学生介绍编译程序的结构、工作流程及编译程序各组成部分的设计原理和实现技术。由于该课程理论性和实践性都比较强，内容较为抽象复杂，涉及到大量的软件设计算法，因此，一直是一门比较难学的课程。为了使学生更好地理解和掌握编译技术的基本概念、基本原理和实现方法，实践环节非常重要，只有通过上机进行程序设计，才能使学生对比较抽象的教学内容产生具体的感性认识，增强学生综合分析问题、解决问题的能力，并对提高学生软件设计水平大有益处。 编译原理涉及词法分析，语法分析，语义分析及优化设计等各方面。词法分析阶段是编译过程的第一个阶段，是编译的基础。这个阶段的任务是从左到右一个字符一个字符地读入源程序，即对构成源程序的字符流进行扫描然后根据构词规则识别单词(也称单词符号或符号)。从左到右逐个字符对构成源程序的字符串进行扫描，依据词法规则，识别出一个一个的标记（token），把源程序变为等价的标记串序列。执行词法分析的程序称为词法分析器，也称为扫描器。本例题是一个词法分析的设计，采用C++代码实现。 希望大家复习回顾以前学习的《C++程序设计》课程相关知识。

一、设计内容和要求 1、设计内容 对C语言的一个子集设计并实现一个简单的词法分析器，掌握利用状态转换图设计词法分析器的基本方法。

2、设计要求 利用该词法分析器完成对源程序字符串的词法分析。输出形式是源程序的单词符号二元式的代码，并保存到文件中。 (1) 假设该语言中的单词符号及种别编码如下表所示。 单词符号及种别编码 单词符号 种别编码 单词符号 种别编码 main 1 [ 28 int 2 ] 29 char 3 { 30 2

if 4 } 31 else 5 , 32 for 6 : 33 while 7 ； 34 标识符ID 10 ＞ 35 整型常数NUM 20 ＜ 36 = 21 ＞＝ 37 + 22 ＜＝ 38 - 23 ＝＝ 39 * 24 ！＝ 40 / 25 & 41 ( 26 && 42 ) 27 || 43 (2) 关键字main int char if else for while都是小写并都是保留字。 （3）算符和界符 = + － * / & ＜ ＜＝ ＞ ＞＝ ＝＝ !＝ && || , : ; { } [ ] ( ) ID和NUM的正规定义式为： ID→letter(letter | didit)* NUM→digit digit* letter→a | … | z | A | … | Z digit→ 0 | … | 9 如果关键字、标识符和常数之间没有确定的算符或界符作间隔，则至少用一个空格作间隔。空格由空白、制表符和换行符组成。

二、设计原理 1、 符号分类 程序语言的单词符号一般分为以下五种： 关键字 标识符 常数 运算符 界符

2、词法分析器的二元输出 （单词种别，单词符号的属性值） 单词种别用整数编码，关键字一字一种，标识符统归为一种，常数一种，各种符号各一种。 3

3、正规式和状态转换图 三、 程序设计 1、 总体模块设计 /*用来存储目标文件名*/ string file_name;

/*提取文本文件中的信息。*/ string GetText();

/*获得一个单词符号,从位置i开始查找。 4

//并且有一个引用参数j，用来返回这个单词最后一个字符在str的位置。*/ string GetWord(string str,int i,int& j);

/*这个函数用来除去字符串中连续的空格和换行 int DeleteNull(string str,int i);

/*判断i当前所指的字符是否为一个分界符，是的话返回真，反之假*/ bool IsBoundary(string str,int i);

/*判断i当前所指的字符是否为一个运算符，是的话返回真，反之假*/ bool IsOperation(string str,int i);

/*此函数将一个pair数组输出到一个文件中*/ void OutFile(vector > v);

/*此函数接受一个字符串数组，对它进行词法分析，返回一个pair型数组*/ vector > analyst(vector vec);

/*此函数判断传递的参数是否为关键字，是的话，返回真，反之返回假*/ bool IsKey(string str);

2 、各模块设计 1.首先根据上面单词符号表及ID和NUM的正规定义式，构造出状态转换图； 2.定义相关的变量和数据结构。关键字作为特殊标识符处理，把它们预先安排在一张表格中（称为关键字表），当扫描程序识别出标识符时，查关键字表。如能查到匹配的单词，则该单词为关键字，否则为一般标识符。关键字表为一个字符串数组，其描述如下： char KEY_WORDS[7]={″main″,″int″,″char″,″if″,″else″,″for″,″while″}； 用以存放单词符号二元式的数据结构可如下定义： class Word_Analyzer { public: char Content[MAXLENGTH] ; int val ; void print( ); } ;

3.按照编译程序一遍扫描的要求，把词法分析器Scaner作为一个独立的子程序来设计，通过对Scaner的反复调用识别出所有的单词符号； 4.当Scaner识别出一个单词符号时，则将该单词符号的二元式写入到输出文件中。若Scaner无法识别出一个单词符号时，则调用错误处理程序PrintError，显示当前扫描 5

到的字符及其所在行、列位置，并跳过该字符重新开始识别单词符号。 四、 程序测试 1、正常测试 测试该设计词法分析器，可对下面的源程序进行词法分析： main() { int i = 10; while(i) i = i - 1; } 输出如下二元式代码序列： (1,main) (26,() (27,)) (30,{) (2,int) (10,i) (21,=) (20,10) (34,;) (7,while) (26,() (10,i) (27,)) (10,i) (21, =) (10,i) (23,-) (20,1) (34,;) (31,})

五、 结论 该词法分析器功能良好，可以完成预定的要求。

六、参考文献 《程序设计语言编译原理》 陈火旺 《C++程序设计》 谭浩强

七、附录：

程序清单： #include #include #include #include

using namespace std; /*用来存储目标文件名*/ 6

string file_name; /*提取文本文件中的信息。*/ string GetText();

/*获得一个单词符号,从位置i开始查找。 //并且有一个引用参数j，用来返回这个单词最后一个字符在str的位置。*/ string GetWord(string str,int i,int& j);

/*这个函数用来除去字符串中连续的空格和换行 //第一个参数为目标字符串，第二个参数为开始位置 //返回值为连续的空格和换行后的第一个有效字符在字符串的位置*/ int DeleteNull(string str,int i);

/*判断i当前所指的字符是否为一个分界符，是的话返回真，反之假*/ bool IsBoundary(string str,int i);

/*判断i当前所指的字符是否为一个运算符，是的话返回真，反之假*/ bool IsOperation(string str,int i);

/*此函数将一个pair数组输出到一个文件中*/ void OutFile(vector > v);

/*此函数接受一个字符串数组，对它进行词法分析，返回一个pair型数组*/ vector > analyst(vector vec);

/*此函数判断传递的参数是否为关键字，是的话，返回真，反之返回假*/ bool IsKey(string str);

int main() {

string com1=" "; string com2="\n"; string fileline=GetText(); int begin=0,end=0; vector array; do { begin=DeleteNull(fileline,begin); string nowString; nowString=GetWord(fileline,begin,end); if(end==-1) break; if(nowString.compare(com1)&&nowString.compare(com2))