用C++写SLR(1)分析器

时间: 2023-12-14 11:38:48 浏览: 51
SLR(1)语法分析器是一种基于状态转换的自底向上语法分析器。下面是一个简单的C++实现示例: 首先,我们需要定义一些数据结构来表示文法、状态和分析表: ```c++ #include <iostream> #include <vector> #include <map> #include <set> #include <string> using namespace std; // 文法符号结构体 struct Symbol { string name; // 符号名称 bool is_terminal; // 是否为终结符 Symbol(string n, bool t) : name(n), is_terminal(t) {} }; // 产生式结构体 struct Production { Symbol left; // 产生式左部 vector<Symbol> right; // 产生式右部 Production(Symbol l, vector<Symbol> r) : left(l), right(r) {} }; // 状态结构体 struct State { int id; // 状态ID set<Production> kernel; // 内核 set<Symbol> lookahead; // 向前看符号 map<Symbol, int> gotos; // GOTO表 map<Symbol, int> actions; // ACTION表 State(int i) : id(i) {} }; // 分析表结构体 struct Table { map<int, map<Symbol, int>> gotos; // GOTO表 map<int, map<Symbol, string>> actions; // ACTION表 }; ``` 接下来,我们需要定义一些函数来读入文法、构造状态和分析表: ```c++ // 读入文法 vector<Production> read_grammar() { vector<Production> grammar; int n; cin >> n; for (int i = 0; i < n; i++) { string name; cin >> name; int m; cin >> m; vector<Symbol> right; for (int j = 0; j < m; j++) { string s; cin >> s; if (s == "eps") { right.push_back(Symbol("", false)); } else if (s[0] >= 'a' && s[0] <= 'z') { right.push_back(Symbol(s, true)); } else { right.push_back(Symbol(s, false)); } } grammar.push_back(Production(Symbol(name, false), right)); } return grammar; } // 构造闭包 set<Production> closure(set<Production> kernel, vector<Production> grammar) { set<Production> closure = kernel; bool changed = true; while (changed) { changed = false; for (auto p : closure) { if (!p.right.empty() && !p.right[0].is_terminal) { for (auto prod : grammar) { if (prod.left.name == p.right[0].name) { Production new_prod = Production(prod.left, prod.right); new_prod.right.insert(new_prod.right.begin(), Symbol("", true)); if (closure.find(new_prod) == closure.end()) { closure.insert(new_prod); changed = true; } } } } } } return closure; } // 构造GOTO集合 set<Production> goto_set(set<Production> kernel, Symbol sym, vector<Production> grammar) { set<Production> goto_kernel; for (auto p : kernel) { if (!p.right.empty() && p.right[0].name == sym.name) { Production new_p = Production(p.left, vector<Symbol>(p.right.begin() + 1, p.right.end())); new_p.right.insert(new_p.right.begin(), Symbol("", true)); goto_kernel.insert(new_p); } } return closure(goto_kernel, grammar); } // 构造状态 State make_state(int id, set<Production> kernel, vector<Production> grammar) { State state(id); state.kernel = kernel; for (auto p : kernel) { if (!p.right.empty() && p.right[0].name != "") { Symbol sym = p.right[0]; set<Production> goto_kernel = goto_set(kernel, sym, grammar); int goto_id = -1; for (auto s : state.kernel) { if (s == *goto_kernel.begin()) { goto_id = state.id; break; } } if (goto_id == -1) { goto_id = id + 1; state.gotos[sym] = goto_id; } } else { state.actions[Symbol("$", true)] = 0; } } for (auto p : closure(kernel, grammar)) { if (p.right.empty()) { for (auto sym : state.lookahead) { state.actions[sym] = -p.left.name.length(); } } else if (p.right.size() == 1 && p.right[0].name == "") { for (auto sym : state.lookahead) { state.actions[sym] = -p.left.name.length(); } } else if (p.right.empty() || p.right[0].is_terminal) { Symbol sym = p.right.empty() ? Symbol("", true) : p.right[0]; state.actions[sym] = -p.left.name.length(); } else { Symbol sym = p.right[0]; set<Production> goto_kernel = goto_set(kernel, sym, grammar); int goto_id = -1; for (auto s : state.kernel) { if (s == *goto_kernel.begin()) { goto_id = state.id; break; } } if (goto_id == -1) { goto_id = id + 1; state.gotos[sym] = goto_id; } } } return state; } // 构造分析表 Table make_table(vector<Production> grammar) { Table table; vector<State> states; set<Production> kernel = {grammar[0]}; State start_state = make_state(0, kernel, grammar); start_state.lookahead.insert(Symbol("$", true)); states.push_back(start_state); int id = 0; bool changed = true; while (changed) { changed = false; for (int i = 0; i < states.size(); i++) { State state = states[i]; for (auto sym : state.lookahead) { if (state.actions.find(sym) != state.actions.end()) { continue; } set<Production> kernel = state.kernel; for (auto p : kernel) { if (!p.right.empty() && p.right[0].name == sym.name) { Production new_p = Production(p.left, vector<Symbol>(p.right.begin() + 1, p.right.end())); new_p.right.insert(new_p.right.begin(), Symbol("", true)); kernel.insert(new_p); } } set<Production> closure = make_state(-1, kernel, grammar).kernel; if (closure.empty()) { continue; } bool found = false; for (int j = 0; j < states.size(); j++) { if (states[j].kernel == closure) { found = true; state.actions[sym] = j; break; } } if (!found) { id++; State new_state = make_state(id, closure, grammar); states.push_back(new_state); state.actions[sym] = id; changed = true; } } } } for (int i = 0; i < states.size(); i++) { for (auto sym_goto : states[i].gotos) { table.gotos[i][sym_goto.first] = sym_goto.second; } for (auto sym_action : states[i].actions) { if (sym_action.second >= 0) { table.actions[i][sym_action.first] = "S" + to_string(sym_action.second); } else { int r = -sym_action.second; table.actions[i][sym_action.first] = "R" + to_string(r); } } } return table; } ``` 最后,我们可以使用上面定义的数据结构和函数来实现分析器: ```c++ // SLR(1)分析器 void slr_parser(Table table, vector<Production> grammar, string input) { input += "$"; vector<Symbol> stack = {Symbol("", true), grammar[0].left}; int pos = 0; while (!stack.empty() && pos < input.length()) { Symbol top = stack.back(); if (top.is_terminal) { if (top.name == input.substr(pos, top.name.length())) { stack.pop_back(); pos += top.name.length(); } else { cout << "Error!" << endl; return; } } else { map<Symbol, string> actions = table.actions[stack[stack.size() - 2].name == "" ? 0 : stoi(stack[stack.size() - 2].name)]; if (actions.find(Symbol(input.substr(pos), true)) != actions.end()) { string action = actions[Symbol(input.substr(pos), true)]; if (action[0] == 'S') { int state = stoi(action.substr(1)); stack.push_back(Symbol(input.substr(pos, 1), true)); stack.push_back(Symbol(to_string(state), false)); pos++; } else { int rule = stoi(action.substr(1)); Production prod = grammar[rule - 1]; for (int i = 0; i < prod.right.size(); i++) { stack.pop_back(); stack.pop_back(); } map<Symbol, int> gotos = table.gotos[stoi(stack.back().name)]; stack.push_back(prod.left); stack.push_back(Symbol(to_string(gotos[prod.left]), false)); cout << prod.left.name << "->"; for (auto sym : prod.right) { cout << sym.name << " "; } cout << endl; } } else { cout << "Error!" << endl; return; } } } } ``` 最后,我们可以在main函数中使用这个SLR(1)分析器: ```c++ int main() { vector<Production> grammar = read_grammar(); Table table = make_table(grammar); string input; cin >> input; slr_parser(table, grammar, input); return 0; } ```

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