用c++实现LR(1)分析法

时间: 2023-08-24 12:29:27 浏览: 59
LR(1)分析法是一种自底向上的语法分析方法,用于分析上下文无关文法。下面是用C++实现LR(1)分析法的基本步骤: 1. 构造LR(1)分析表:通过扫描文法的所有产生式,确定每个符号的Follow集合,并根据这些信息构造LR(1)分析表。 2. 实现LR(1)分析器:根据构造出的LR(1)分析表,实现LR(1)分析器,用于对输入的源代码进行分析。 3. 实现语法树构造:在分析源代码的过程中,构造出语法树,用于进一步处理源代码。 下面是一个简单的示例代码: ``` #include <iostream> #include <cstring> #include <vector> #include <stack> #include <map> using namespace std; //定义产生式 struct production{ char left; //产生式左部 string right; //产生式右部 }; //定义LR(1)项 struct item{ production p; //项对应的产生式 int dot; //点的位置 set<char> lookahead; //展望符集 }; //定义状态 struct state{ vector<item> items; //状态中的项 map<char, int> gotos; //goto表 map<char, int> actions; //action表 }; //定义LR(1)分析表 vector<state> lr1_table; //定义符号集合 set<char> symbols; //定义产生式集合 vector<production> productions; //定义终结符集合 set<char> terminals; //定义非终结符集合 set<char> non_terminals; //定义Follow集合 map<char, set<char>> follow; //定义语法树节点 struct syntax_tree_node{ char symbol; //节点对应的符号 vector<syntax_tree_node*> children; //子节点 }; //获取项的核心 set<item> get_core(set<item> items){ set<item> core; for(auto it: items){ item i = {it.p, it.dot, {}}; core.insert(i); } return core; } //获取项的闭包 set<item> get_closure(set<item> items){ set<item> closure = items; while(true){ set<item> new_items; for(auto it: closure){ if(it.dot < it.p.right.length()){ char next_symbol = it.p.right[it.dot]; if(non_terminals.count(next_symbol)){ //对于非终结符,将其所有产生式的项加入闭包 for(auto p: productions){ if(p.left == next_symbol){ item new_item = {p, 0, {}}; new_items.insert(new_item); } } } } } new_items = get_core(new_items); if(new_items.size() == 0){ break; } for(auto it: new_items){ if(!closure.count(it)){ closure.insert(it); } } } return closure; } //获取项集的闭包 set<item> get_closure(set<item> items, char symbol){ set<item> closure; for(auto it: items){ if(it.dot < it.p.right.length() && it.p.right[it.dot] == symbol){ item new_item = {it.p, it.dot + 1, {symbol}}; closure.insert(new_item); } } return get_closure(closure); } //构造LR(1)分析表 void build_lr1_table(){ //初始化 state start_state; item start_item = {productions[0], 0, {'$'}}; start_state.items.insert(start_item); start_state.items = get_closure(start_state.items); lr1_table.push_back(start_state); while(true){ bool has_new_state = false; for(int i = 0; i < lr1_table.size(); i++){ state s = lr1_table[i]; for(auto it: symbols){ set<item> next_items; for(auto it2: s.items){ if(it2.dot < it2.p.right.length() && it2.p.right[it2.dot] == it){ item new_item = {it2.p, it2.dot + 1, it2.lookahead}; next_items.insert(new_item); } } if(next_items.size() > 0){ set<item> closure = get_closure(next_items); int next_state_id = -1; for(int j = 0; j < lr1_table.size(); j++){ if(get_core(lr1_table[j].items) == get_core(closure)){ next_state_id = j; break; } } if(next_state_id == -1){ has_new_state = true; state next_state; next_state.items = closure; lr1_table.push_back(next_state); next_state_id = lr1_table.size() - 1; } if(non_terminals.count(it)){ s.gotos[it] = next_state_id; }else{ for(auto it2: closure){ if(it2.dot == it2.p.right.length()){ if(s.actions.find(it) != s.actions.end()){ //冲突处理 cout << "conflict: state " << i << ", symbol " << it << endl; exit(1); } s.actions[it] = it2.p.left; if(it2.lookahead.count('$') == 0){ for(auto it3: it2.lookahead){ s.actions[it3] = it2.p.left; } } } } } } } lr1_table[i] = s; } if(!has_new_state){ break; } } } //LR(1)分析 syntax_tree_node* lr1_parse(string input){ //初始化 stack<int> states; stack<char> symbols; syntax_tree_node* root = new syntax_tree_node; root->symbol = '$'; states.push(0); symbols.push('$'); int pos = 0; while(true){ int state = states.top(); char symbol = input[pos]; if(lr1_table[state].actions.find(symbol) != lr1_table[state].actions.end()){ //移进 int next_state = lr1_table[state].actions[symbol]; if(next_state == -1){ //出错 return nullptr; } syntax_tree_node* node = new syntax_tree_node; node->symbol = symbol; root->children.push_back(node); states.push(next_state); symbols.push(symbol); pos++; }else if(lr1_table[state].gotos.find(symbol) != lr1_table[state].gotos.end()){ //归约 int next_state = lr1_table[state].gotos[symbol]; if(next_state == -1){ //出错 return nullptr; } production p; for(auto it: productions){ if(it.left == lr1_table[state].actions[symbols.top()]){ p = it; break; } } syntax_tree_node* node = new syntax_tree_node; node->symbol = p.left; for(int i = 0; i < p.right.length(); i++){ states.pop(); symbols.pop(); node->children.insert(node->children.begin(), root->children.back()); root->children.pop_back(); } root->children.push_back(node); states.push(next_state); symbols.push(p.left); }else{ //出错 return nullptr; } if(symbols.top() == '$'){ break; } } return root; } int main(){ //初始化产生式集合和符号集合 productions.push_back({'S', "E"}); productions.push_back({'E', "E+T"}); productions.push_back({'E', "T"}); productions.push_back({'T', "T*F"}); productions.push_back({'T', "F"}); productions.push_back({'F', "(E)"}); productions.push_back({'F', "i"}); for(auto p: productions){ for(char c: p.right){ symbols.insert(c); } } symbols.insert('$'); non_terminals.insert('S'); non_terminals.insert('E'); non_terminals.insert('T'); non_terminals.insert('F'); for(auto p: productions){ for(int i = 0; i < p.right.length(); i++){ if(non_terminals.count(p.right[i])){ follow[p.right[i]] = {}; } } } follow['E'] = {'$', ')', '+'}; follow['T'] = {'$', ')', '+', '*'}; follow['F'] = {'$', ')', '+', '*'}; terminals = symbols; for(char c: non_terminals){ terminals.erase(c); } //构造LR(1)分析表 build_lr1_table(); //LR(1)分析 string input = "i+i*i$"; syntax_tree_node* root = lr1_parse(input); if(root == nullptr){ cout << "parse error" << endl; }else{ cout << "parse success" << endl; } return 0; } ``` 以上代码实现了一个简单的LR(1)分析器,可以对输入的算术表达式进行分析,并构造出语法树。需要注意的是,这只是一个简单的示例代码,实际应用中还需要考虑更多的情况,例如错误处理、冲突处理等。

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