java实现递归下降分析 pl/0 语法分析器

时间: 2023-07-31 16:10:02 浏览: 36
递归下降分析是一种自顶向下的语法分析方法,它可以用来构建 LL(1) 语法分析器。下面是一个简单的 Java 实现,用于分析 PL/0 语法: ```java import java.util.*; public class Parser { private final Scanner scanner; private Token lookahead; public Parser(Scanner scanner) { this.scanner = scanner; lookahead = scanner.nextToken(); } private void match(TokenType expected) { if (lookahead.getType() == expected) { lookahead = scanner.nextToken(); } else { throw new RuntimeException("Syntax error: expected " + expected + ", found " + lookahead.getType()); } } public void parse() { program(); match(TokenType.EOF); } private void program() { block(); } private void block() { match(TokenType.BEGIN); statement(); while (lookahead.getType() == TokenType.SEMICOLON) { match(TokenType.SEMICOLON); statement(); } match(TokenType.END); } private void statement() { if (lookahead.getType() == TokenType.IDENTIFIER) { match(TokenType.IDENTIFIER); match(TokenType.ASSIGN); expression(); } else if (lookahead.getType() == TokenType.IF) { match(TokenType.IF); condition(); match(TokenType.THEN); statement(); if (lookahead.getType() == TokenType.ELSE) { match(TokenType.ELSE); statement(); } } else if (lookahead.getType() == TokenType.WHILE) { match(TokenType.WHILE); condition(); match(TokenType.DO); statement(); } else if (lookahead.getType() == TokenType.CALL) { match(TokenType.CALL); match(TokenType.IDENTIFIER); } else if (lookahead.getType() == TokenType.BEGIN) { block(); } else { throw new RuntimeException("Syntax error: unexpected token " + lookahead.getType()); } } private void condition() { expression(); if (lookahead.getType() == TokenType.EQUAL || lookahead.getType() == TokenType.NOT_EQUAL || lookahead.getType() == TokenType.LESS_THAN || lookahead.getType() == TokenType.LESS_THAN_OR_EQUAL || lookahead.getType() == TokenType.GREATER_THAN || lookahead.getType() == TokenType.GREATER_THAN_OR_EQUAL) { match(lookahead.getType()); expression(); } else { throw new RuntimeException("Syntax error: expected a relational operator, found " + lookahead.getType()); } } private void expression() { term(); while (lookahead.getType() == TokenType.PLUS || lookahead.getType() == TokenType.MINUS) { match(lookahead.getType()); term(); } } private void term() { factor(); while (lookahead.getType() == TokenType.TIMES || lookahead.getType() == TokenType.SLASH) { match(lookahead.getType()); factor(); } } private void factor() { if (lookahead.getType() == TokenType.IDENTIFIER) { match(TokenType.IDENTIFIER); } else if (lookahead.getType() == TokenType.NUMBER) { match(TokenType.NUMBER); } else if (lookahead.getType() == TokenType.LPAREN) { match(TokenType.LPAREN); expression(); match(TokenType.RPAREN); } else { throw new RuntimeException("Syntax error: expected an identifier, number, or left parenthesis, found " + lookahead.getType()); } } } ``` 在这个实现中,我们使用了 `Scanner` 类来读取 PL/0 源代码并生成 `Token` 流。`Token` 类表示 PL/0 中的一个词法单元,它包含一个 `TokenType` 和一个 `value`。`TokenType` 是一个枚举类型,它包含了所有 PL/0 中可能出现的词法单元类型,例如 `IDENTIFIER`、`NUMBER`、`PLUS`、`MINUS` 等等。 `Parser` 类的构造函数接受一个 `Scanner` 对象作为参数,并初始化 `lookahead` 指针,它指向下一个要分析的 `Token`。`match` 方法用于比较 `lookahead` 和 `expected` 是否相等,如果不相等,则抛出一个语法错误异常。`parse` 方法是语法分析器的入口,它调用 `program` 方法来分析整个 PL/0 程序,并期望最后一个 `Token` 是 `EOF`。 `program` 方法实现了 PL/0 中的 `program` 产生式,它只包含一个 `block`。`block` 方法实现了 `block` 产生式,它包含了多个语句,以 `BEGIN` 开始,以 `END` 结束。`statement` 方法实现了 `statement` 产生式,它包含了多种类型的语句,例如赋值语句、条件语句、循环语句、过程调用语句等等。`condition` 方法实现了 PL/0 中的条件表达式,它包含了一个关系运算符和两个表达式。`expression` 方法实现了 PL/0 中的算术表达式,它包含了加减运算符和多个项。`term` 方法实现了 PL/0 中的项,它包含了乘除运算符和多个因子。`factor` 方法实现了 PL/0 中的因子,它可以是一个标识符、一个数字或一个表达式。 这个实现中最重要的部分是 `match` 方法和各个产生式方法中的 `match` 调用。这些调用用于比较 `lookahead` 和期望的 `Token` 是否相等,并将 `lookahead` 指针向前移动。如果 `Token` 不匹配,则抛出一个语法错误异常。这些 `match` 调用的目的是消除左递归,从而使我们的语法分析器成为递归下降分析器。

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以下是一个简单的 PL/0 语法分析器的 Java 实现,它可以识别基本的 PL/0 语法: import java.util.*; public class PL0Parser { private List<Token> tokens; private int pos; public PL0Parser(List<Token> tokens) { this.tokens = tokens; this.pos = 0; } public void parse() { program(); match(TokenType.EOF); } private void program() { block(); } private void block() { if (match(TokenType.CONST)) { constDeclaration(); } if (match(TokenType.VAR)) { varDeclaration(); } while (match(TokenType.PROCEDURE)) { procedureDeclaration(); } statement(); } private void constDeclaration() { do { match(TokenType.IDENT); match(TokenType.EQ); match(TokenType.NUMBER); } while (match(TokenType.COMMA)); match(TokenType.SEMICOLON); } private void varDeclaration() { do { match(TokenType.IDENT); } while (match(TokenType.COMMA)); match(TokenType.SEMICOLON); } private void procedureDeclaration() { match(TokenType.IDENT); block(); match(TokenType.SEMICOLON); } private void statement() { if (match(TokenType.IDENT)) { if (match(TokenType.ASSIGN)) { expression(); } else { pos--; callStatement(); } } else if (match(TokenType.CALL)) { callStatement(); } else if (match(TokenType.BEGIN)) { do { statement(); } while (match(TokenType.SEMICOLON)); match(TokenType.END); } else if (match(TokenType.IF)) { condition(); match(TokenType.THEN); statement(); } else if (match(TokenType.WHILE)) { condition(); match(TokenType.DO); statement(); } } private void callStatement() { match(TokenType.IDENT); if (match(TokenType.LPAREN)) { expression(); while (match(TokenType.COMMA)) { expression(); } match(TokenType.RPAREN); } } private void condition() { expression(); if (match(TokenType.EQ) || match(TokenType.NE) || match(TokenType.LE) || match(TokenType.LT) || match(TokenType.GE) || match(TokenType.GT)) { expression(); } } private void expression() { if (match(TokenType.PLUS) || match(TokenType.MINUS)) { term(); } else { term(); while (match(TokenType.PLUS) || match(TokenType.MINUS)) { term(); } } } private void term() { factor(); while (match(TokenType.TIMES) || match(TokenType.SLASH)) { factor(); } } private void factor() { if (match(TokenType.IDENT)) { if (match(TokenType.LPAREN)) { expression(); while (match(TokenType.COMMA)) { expression(); } match(TokenType.RPAREN); } } else if (match(TokenType.NUMBER)) { } else if (match(TokenType.LPAREN)) { expression(); match(TokenType.RPAREN); } } private boolean match(TokenType type) { if (pos < tokens.size() && tokens.get(pos).getType() == type) { pos++; return true; } else { return false; } } } 这个语法分析器使用了递归下降法进行语法分析,它的核心思想是将语法规则分解成更小的子规则,然后递归调用这些子规则,直到所有的规则都被匹配。在这个实现中,每个语法规则都被实现成一个私有方法,每个方法都尝试匹配它对应的语法规则,并根据匹配结果决定是否继续匹配后续的规则。 该语法分析器接收一个 Token 的列表作为输入,并提供一个 parse() 方法来启动语法分析过程。在分析过程中,它会递归调用各个私有方法,直到分析完成或者发生语法错误。 需要注意的是,在实现过程中,我们需要维护一个指向当前 token 的位置指针 pos,以便在匹配语法规则时能够正确地处理当前 token。如果当前 token 与预期的 token 不匹配,我们会返回 false,表示语法分析失败。否则,我们会将指针 pos 向前移动一个位置,并返回 true,表示匹配成功。
要使用Java语言编写PL/0编译程序的语法分析程序,需要遵循以下步骤: 1. 定义语法规则:根据PL/0语言的文法规则定义语法规则,可以使用BNF(巴克斯-诺尔范式)或EBNF(扩展巴克斯-诺尔范式)表示语法规则。 2. 构建语法分析器:使用Java语言编写语法分析器,可以使用自顶向下的递归下降分析法或自底向上的LR分析法。其中,递归下降分析法是最常见的语法分析方法。 3. 分析PL/0程序:将PL/0程序作为输入,使用语法分析器进行分析。如果程序符合语法规则,则输出语法树或抽象语法树,否则报错提示语法错误。 下面是一个简单的使用Java语言编写PL/0编译程序的语法分析程序的示例: java import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class Parser { private Lexer lexer; private Token currentToken; public Parser(Lexer lexer) { this.lexer = lexer; currentToken = lexer.nextToken(); } public void parse() { program(); } private void program() { block(); match(TokenType.DOT); } private void block() { if (currentToken.getType() == TokenType.CONST) { constDeclaration(); } if (currentToken.getType() == TokenType.VAR) { varDeclaration(); } while (currentToken.getType() == TokenType.PROCEDURE) { procedureDeclaration(); } statement(); } private void constDeclaration() { match(TokenType.CONST); do { match(TokenType.ID); match(TokenType.EQ); match(TokenType.NUM); } while (currentToken.getType() == TokenType.COMMA); match(TokenType.SEMI); } private void varDeclaration() { match(TokenType.VAR); do { match(TokenType.ID); } while (currentToken.getType() == TokenType.COMMA); match(TokenType.SEMI); } private void procedureDeclaration() { match(TokenType.PROCEDURE); match(TokenType.ID); match(TokenType.SEMI); block(); match(TokenType.SEMI); } private void statement() { if (currentToken.getType() == TokenType.ID) { match(TokenType.ID); match(TokenType.ASSIGN); expression(); } else if (currentToken.getType() == TokenType.CALL) { match(TokenType.CALL); match(TokenType.ID); } else if (currentToken.getType() == TokenType.BEGIN) { match(TokenType.BEGIN); statement(); while (currentToken.getType() == TokenType.SEMI) { match(TokenType.SEMI); statement(); } match(TokenType.END); } else if (currentToken.getType() == TokenType.IF) { match(TokenType.IF); condition(); match(TokenType.THEN); statement(); if (currentToken.getType() == TokenType.ELSE) { match(TokenType.ELSE); statement(); } } else if (currentToken.getType() == TokenType.WHILE) { match(TokenType.WHILE); condition(); match(TokenType.DO); statement(); } } private void condition() { expression(); if (currentToken.getType() == TokenType.EQ || currentToken.getType() == TokenType.NE || currentToken.getType() == TokenType.LT || currentToken.getType() == TokenType.LE || currentToken.getType() == TokenType.GT || currentToken.getType() == TokenType.GE) { match(currentToken.getType()); expression(); } } private void expression() { if (currentToken.getType() == TokenType.PLUS || currentToken.getType() == TokenType.MINUS) { match(currentToken.getType()); } term(); while (currentToken.getType() == TokenType.PLUS || currentToken.getType() == TokenType.MINUS) { match(currentToken.getType()); term(); } } private void term() { factor(); while (currentToken.getType() == TokenType.TIMES || currentToken.getType() == TokenType.SLASH) { match(currentToken.getType()); factor(); } } private void factor() { if (currentToken.getType() == TokenType.ID) { match(TokenType.ID); } else if (currentToken.getType() == TokenType.NUM) { match(TokenType.NUM); } else if (currentToken.getType() == TokenType.LPAREN) { match(TokenType.LPAREN); expression(); match(TokenType.RPAREN); } } private void match(TokenType type) { if (currentToken.getType() == type) { currentToken = lexer.nextToken(); } else { throw new RuntimeException("Unexpected token: " + currentToken.getValue()); } } } 在这个示例中,我们定义了PL/0语言的语法规则,并使用自顶向下的递归下降分析法编写了语法分析器,包括了program、block、constDeclaration、varDeclaration、procedureDeclaration、statement、condition、expression和factor等方法。我们使用Lexer类将PL/0程序转换为Token序列,并将其传递给Parser类进行语法分析。最后,我们在main方法中创建Lexer和Parser对象,将PL/0程序传递给Parser的parse方法进行语法分析。
以下是使用Java语言编写PL/0编译程序的语法分析程序的示例代码: java import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class Parser { private Lexer lexer; private Token currentToken; public Parser(Lexer lexer) { this.lexer = lexer; this.currentToken = lexer.getNextToken(); } public void parse() { program(); } private void program() { block(); if (currentToken.getType() != TokenType.PERIOD) { throw new RuntimeException("Syntax error: period expected but " + currentToken.getValue() + " found"); } } private void block() { if (currentToken.getType() == TokenType.CONST) { constDeclaration(); } if (currentToken.getType() == TokenType.VAR) { varDeclaration(); } while (currentToken.getType() == TokenType.PROCEDURE) { procedureDeclaration(); } statement(); } private void constDeclaration() { match(TokenType.CONST); do { String name = currentToken.getValue(); match(TokenType.IDENTIFIER); match(TokenType.EQUAL); int value = Integer.parseInt(currentToken.getValue()); match(TokenType.NUMBER); SymbolTable.getInstance().addConstant(name, value); } while (currentToken.getType() == TokenType.COMMA); match(TokenType.SEMICOLON); } private void varDeclaration() { match(TokenType.VAR); do { String name = currentToken.getValue(); match(TokenType.IDENTIFIER); SymbolTable.getInstance().addVariable(name); } while (currentToken.getType() == TokenType.COMMA); match(TokenType.SEMICOLON); } private void procedureDeclaration() { match(TokenType.PROCEDURE); String name = currentToken.getValue(); match(TokenType.IDENTIFIER); match(TokenType.SEMICOLON); BlockNode blockNode = new BlockNode(); blockNode.setParentNode(SymbolTable.getInstance().getCurrentScope()); SymbolTable.getInstance().enterScope(blockNode); procedureParams(); match(TokenType.SEMICOLON); block(); match(TokenType.SEMICOLON); SymbolTable.getInstance().exitScope(); SymbolTable.getInstance().addProcedure(name, blockNode); } private void procedureParams() { if (currentToken.getType() != TokenType.LEFT_PARENTHESIS) { return; } match(TokenType.LEFT_PARENTHESIS); List<String> params = new ArrayList<>(); if (currentToken.getType() == TokenType.IDENTIFIER) { params.add(currentToken.getValue()); match(TokenType.IDENTIFIER); while (currentToken.getType() == TokenType.COMMA) { match(TokenType.COMMA); params.add(currentToken.getValue()); match(TokenType.IDENTIFIER); } } SymbolTable.getInstance().addProcedureParams(params); match(TokenType.RIGHT_PARENTHESIS); } private void statement() { if (currentToken.getType() == TokenType.IDENTIFIER) { assignmentStatement(); } else if (currentToken.getType() == TokenType.CALL) { callStatement(); } else if (currentToken.getType() == TokenType.BEGIN) { compoundStatement(); } else if (currentToken.getType() == TokenType.IF) { ifStatement(); } else if (currentToken.getType() == TokenType.WHILE) { whileStatement(); } } private void assignmentStatement() { String name = currentToken.getValue(); match(TokenType.IDENTIFIER); if (currentToken.getType() == TokenType.LEFT_BRACKET) { match(TokenType.LEFT_BRACKET); expression(); match(TokenType.RIGHT_BRACKET); SymbolTable.getInstance().setArrayAssignment(true); } match(TokenType.ASSIGN); expression(); SymbolTable.getInstance().addAssignment(name); } private void callStatement() { match(TokenType.CALL); String name = currentToken.getValue(); match(TokenType.IDENTIFIER); List<String> params = new ArrayList<>(); if (currentToken.getType() == TokenType.LEFT_PARENTHESIS) { match(TokenType.LEFT_PARENTHESIS); if (currentToken.getType() == TokenType.IDENTIFIER) { params.add(currentToken.getValue()); match(TokenType.IDENTIFIER); while (currentToken.getType() == TokenType.COMMA) { match(TokenType.COMMA); params.add(currentToken.getValue()); match(TokenType.IDENTIFIER); } } SymbolTable.getInstance().checkProcedureParams(name, params); match(TokenType.RIGHT_PARENTHESIS); } SymbolTable.getInstance().addCall(name); } private void compoundStatement() { match(TokenType.BEGIN); statement(); while (currentToken.getType() == TokenType.SEMICOLON) { match(TokenType.SEMICOLON); statement(); } match(TokenType.END); } private void ifStatement() { match(TokenType.IF); condition(); match(TokenType.THEN); statement(); if (currentToken.getType() == TokenType.ELSE) { match(TokenType.ELSE); statement(); } } private void whileStatement() { match(TokenType.WHILE); condition(); match(TokenType.DO); statement(); } private void condition() { if (currentToken.getType() == TokenType.ODD) { match(TokenType.ODD); expression(); } else { expression(); TokenType operator = currentToken.getType(); if (operator == TokenType.EQUAL || operator == TokenType.NOT_EQUAL || operator == TokenType.LESS_THAN || operator == TokenType.LESS_THAN_OR_EQUAL || operator == TokenType.GREATER_THAN || operator == TokenType.GREATER_THAN_OR_EQUAL) { match(operator); expression(); } else { throw new RuntimeException("Syntax error: invalid operator " + currentToken.getValue()); } } } private void expression() { TokenType operator = null; if (currentToken.getType() == TokenType.PLUS || currentToken.getType() == TokenType.MINUS) { operator = currentToken.getType(); match(operator); } term(); if (operator != null && operator == TokenType.MINUS) { SymbolTable.getInstance().negateLastNumber(); } while (currentToken.getType() == TokenType.PLUS || currentToken.getType() == TokenType.MINUS) { operator = currentToken.getType(); match(operator); term(); SymbolTable.getInstance().addOperator(operator); } } private void term() { factor(); while (currentToken.getType() == TokenType.MULTIPLY || currentToken.getType() == TokenType.DIVIDE) { TokenType operator = currentToken.getType(); match(operator); factor(); SymbolTable.getInstance().addOperator(operator); } } private void factor() { if (currentToken.getType() == TokenType.NUMBER) { int value = Integer.parseInt(currentToken.getValue()); match(TokenType.NUMBER); SymbolTable.getInstance().addNumber(value); } else if (currentToken.getType() == TokenType.IDENTIFIER) { String name = currentToken.getValue(); match(TokenType.IDENTIFIER); if (currentToken.getType() == TokenType.LEFT_BRACKET) { match(TokenType.LEFT_BRACKET); expression(); match(TokenType.RIGHT_BRACKET); SymbolTable.getInstance().addArrayAccess(name); } else { SymbolTable.getInstance().addIdentifier(name); } } else if (currentToken.getType() == TokenType.LEFT_PARENTHESIS) { match(TokenType.LEFT_PARENTHESIS); expression(); match(TokenType.RIGHT_PARENTHESIS); } else { throw new RuntimeException("Syntax error: invalid factor " + currentToken.getValue()); } } private void match(TokenType expectedType) { if (currentToken.getType() == expectedType) { currentToken = lexer.getNextToken(); } else { throw new RuntimeException("Syntax error: " + expectedType + " expected but " + currentToken.getValue() + " found"); } } } 这个示例代码包含了PL/0编译程序的语法分析器,它负责将词法分析器产生的标记序列转换为语法树。它使用递归下降语法分析方法,它对每个语法规则实现了一个相应的方法。每个方法都检查当前标记是否符合该语法规则,如果符合,则继续解析。如果不符合,则抛出一个运行时异常。在解析过程中,符号表也被更新,以便在后面的代码生成阶段使用。
PL/0编译程序的语法分析程序主要是通过对输入的PL/0程序进行分析,判断其是否符合PL/0语言的语法规则。下面是一个基本的PL/0语法分析程序的框架: java public class Parser { private Lexer lexer; // 词法分析器 private Symbol symbol; // 当前读入的符号 public Parser(Lexer lexer) { this.lexer = lexer; this.symbol = lexer.getSym(); } // 语法分析程序的入口方法 public void parse() { // TODO: 在这里编写语法分析程序 } // 匹配当前符号并读入下一个符号 private void match(int sym) { if (symbol.getSym() == sym) { symbol = lexer.getSym(); } else { error("syntax error: unexpected symbol"); } } // 报告语法错误 private void error(String message) { System.err.println(message); System.exit(1); } } 在上面的代码中,我们定义了一个Parser类,它包含一个Lexer类的实例和一个Symbol类的实例。在构造方法中,我们将传入的Lexer对象赋值给成员变量,并调用Lexer的getSym()方法获取第一个符号。 在parse()方法中,我们需要编写具体的语法分析程序。我们可以使用递归下降法来实现语法分析程序。具体来说,我们可以为每个语法结构定义一个独立的方法,比如expression()、statement()等等。在这些方法中,我们可以根据语法规则调用match()方法匹配当前符号,并递归调用其他的语法结构。 在match()方法中,我们首先判断当前符号是否与传入的符号相同,如果相同,则调用Lexer的getSym()方法获取下一个符号;否则,我们调用error()方法报告语法错误。 在error()方法中,我们输出错误信息并退出程序。 下面是一个简单的expression()方法的实现,用于解析PL/0中的表达式: java private void expression() { if (symbol.getSym() == Symbol.PLUS || symbol.getSym() == Symbol.MINUS) { match(symbol.getSym()); } term(); while (symbol.getSym() == Symbol.PLUS || symbol.getSym() == Symbol.MINUS) { match(symbol.getSym()); term(); } } private void term() { factor(); while (symbol.getSym() == Symbol.TIMES || symbol.getSym() == Symbol.SLASH) { match(symbol.getSym()); factor(); } } private void factor() { if (symbol.getSym() == Symbol.IDENT || symbol.getSym() == Symbol.NUMBER) { match(symbol.getSym()); } else if (symbol.getSym() == Symbol.LPAREN) { match(Symbol.LPAREN); expression(); match(Symbol.RPAREN); } else { error("syntax error: unexpected symbol"); } } 在上面的代码中,我们实现了三个方法:expression()、term()和factor()。其中expression()方法用于解析表达式,它首先判断当前符号是否是加号或减号,如果是,则读入下一个符号;然后调用term()方法解析项;最后,如果当前符号仍然是加号或减号,则继续读入下一个符号并解析项。 term()方法用于解析项,它首先调用factor()方法解析因子,然后判断当前符号是否是乘号或除号,如果是,则读入下一个符号并解析因子,直到当前符号不是乘号或除号为止。 factor()方法用于解析因子,它首先判断当前符号是否是标识符或数字,如果是,则读入下一个符号;如果当前符号是左括号,则读入下一个符号并解析表达式,然后匹配右括号;否则,报告语法错误。 以上就是一个基本的PL/0语法分析程序的框架和示例代码。要完整地实现一个PL/0编译程序,还需要考虑很多其他的语法结构和语义规则,比如语句、过程、作用域等等。
根据上机练习一给出的PL/0语言扩充的巴克斯范式语法描述,我们主要利用递归下降来对语法进行分析和解析。递归下降是一种自顶向下的语法分析方法,可以根据产生式规则来递归地分析输入的代码。 首先,我们需要扩展原有的巴克斯范式语法描述,增加新的非终结符和产生式规则。例如,我们可以添加一个非终结符declaration来表示声明语句,以及相应的产生式规则。 在编写递归下降分析器时,我们首先要定义一些函数来对不同的非终结符进行分析。例如,我们可以编写一个函数parseDeclaration来分析声明语句。在这个函数中,我们可以首先判断当前的token是否符合声明语句的语法规则,如果是的话我们可以进一步解析该声明。 在函数中,我们可以根据产生式规则递归地调用其他的分析函数,例如parseExpression来解析表达式,parseStatement来解析语句等等。这样,我们可以根据产生式的规则来逐步解析整个程序。 当遇到终结符时,我们可以根据终结符的类型来进行相应的操作和判断。例如,当遇到标识符时,我们可以将其加入符号表中;当遇到数字时,我们可以将其转换为相应的值。 递归下降分析的过程中,我们需要进行语法错误的处理。例如,当发现输入的代码不符合语法规则时,我们可以输出错误信息并进行相应的纠正。 总的来说,根据上机练习一给出的PL/0语言扩充的巴克斯范式语法描述,我们可以利用递归下降分析方法来解析和分析该语言。通过定义适当的函数和产生式规则,我们可以逐步解析整个程序,并进行相应的语义处理和错误处理。
对PL/0编译程序进行裁减和改造使其仅包含词法和语法分析过程是可行的。为了实现这个目标,我们可以做如下的调整。 首先,我们需要理解PL/0编译程序的结构。PL/0编译程序通常由词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成和目标代码生成等阶段组成。我们的目标是将剩余的阶段都去除,只包含词法和语法分析过程。 在词法分析过程中,我们可以编写一个词法分析器。这个分析器可以读取输入的源代码,并将其划分成一个个的词法单元,如标识符、关键字、常量等等。可以使用正则表达式或者有限自动机等方式来实现这个过程。 在语法分析过程中,我们可以编写一个语法分析器。这个分析器可以根据词法分析得到的词法单元,按照PL/0语法规则进行分析,判断输入的源代码是否符合语法规范。可以使用递归下降法、LL(1)文法等方式来实现这个过程。 裁减和改造PL/0编译程序时,我们可以删除剩余的阶段,如语义分析、中间代码生成和目标代码生成。同时,还需要修改原有的代码,将只保留词法和语法分析过程的部分保留下来,并移除其他无关的部分。 通过这样的裁减和改造,我们可以得到一个仅包含词法和语法分析过程的PL/0编译程序。该程序可以用来验证输入源代码是否符合PL/0语法规范,并输出语法树或者提示错误信息等。这样的程序适用于教学、代码审查等场景,能够帮助我们更好地理解和分析源代码的结构和语法。
好的,我来给你讲一下如何使用C++语言编写PL/0编译程序的语法分析程序。 首先,我们需要了解PL/0语言的语法规则,这里简单介绍一下: 1. 程序由常量声明、变量声明、过程声明和语句组成; 2. 常量声明以const开始,后跟一个标识符和一个等号,再后面是一个整数; 3. 变量声明以var开始,后跟一个或多个标识符,用逗号分隔; 4. 过程声明以procedure开始,后跟一个标识符和一个分号,再后面是一个块; 5. 语句包括赋值语句、条件语句、循环语句和调用语句,以及读写语句和复合语句; 6. 赋值语句以标识符开始,后跟一个等号和一个表达式; 7. 条件语句以if开始,后跟一个条件表达式、then和一个语句; 8. 循环语句以while开始,后跟一个条件表达式和do,再后面是一个语句; 9. 调用语句以call开始,后跟一个标识符; 10. 读语句以read开始,后跟一个左括号和一个或多个标识符,用逗号分隔,再跟一个右括号; 11. 写语句以write开始,后跟一个左括号和一个或多个表达式,用逗号分隔,再跟一个右括号; 12. 复合语句以begin开始,后跟一个或多个语句,用分号分隔,再跟一个end。 了解了PL/0的语法规则之后,我们就可以开始编写语法分析程序了。具体步骤如下: 1. 定义PL/0语言的语法结构体,包括常量、变量、过程、语句等; 2. 定义词法分析器,将输入的PL/0代码转换成一个个词法单元(token); 3. 编写递归下降分析函数,根据语法规则递归地分析每个词法单元,并生成语法树; 4. 在递归下降分析函数中,需要定义一个函数来处理每个语法规则,例如处理常量声明的函数、处理变量声明的函数等; 5. 在语法分析程序中,还需要定义一些辅助函数,例如查找符号表、生成中间代码等; 6. 最后,将语法分析程序与词法分析器、中间代码生成器等组合起来,完成PL/0编译程序的编写。 以上是编写PL/0编译程序的语法分析部分的大致流程,具体实现还需要根据实际情况进行调整。
很好,PL/0语言的语法分析程序可以分为三个部分:词法分析器、语法分析器和代码生成器。下面是一个简单的C语言实现示例,其中使用了类似于递归下降的方法: c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <ctype.h> #include <string.h> // 定义符号表结构体 typedef struct { char name[10]; int kind; int value; int level; int addr; } Symbol; // 定义符号表数组和指针 Symbol symbol_table[100]; int symbol_ptr = 0; // 定义PL/0语言的关键字 const char *keywords[] = { "begin", "call", "const", "do", "end", "if", "odd", "procedure", "read", "then", "var", "while", "write" }; // 定义PL/0语言的符号 const char *symbols[] = { "+", "-", "*", "/", "(", ")", "=", ",", ".", "<", ">", "<=", ">=", "<>", ";", ":=" }; // 定义词法分析器 int lexical_analysis(const char *input, int *value) { char word[10] = {0}; // 保存识别的单词 int word_ptr = 0; // 单词指针 int num_flag = 0; // 标记是否是数字 int symbol_flag = 0; // 标记是否是符号 // 遍历输入字符串 for (int i = 0; i < strlen(input); i++) { // 判断是否是空格、换行符或制表符 if (isspace(input[i])) { if (num_flag) { // 如果之前是数字,则返回 *value = atoi(word); return 3; } if (symbol_flag) { // 如果之前是符号,则返回 for (int j = 0; j < sizeof(symbols) / sizeof(char *); j++) { if (strcmp(word, symbols[j]) == 0) { return j + 4; } } } word_ptr = 0; num_flag = 0; symbol_flag = 0; continue; } // 判断是否是数字 if (isdigit(input[i])) { num_flag = 1; symbol_flag = 0; word[word_ptr++] = input[i]; continue; } // 判断是否是字母 if (isalpha(input[i])) { num_flag = 0; symbol_flag = 0; word[word_ptr++] = input[i]; continue; } // 判断是否是符号 if (!isdigit(input[i]) && !isalpha(input[i])) { num_flag = 0; symbol_flag = 1; word[word_ptr++] = input[i]; // 判断是否是符号 for (int j = 0; j < sizeof(symbols) / sizeof(char *); j++) { if (strcmp(word, symbols[j]) == 0) { return j + 4; } } // 如果不是符号,则返回错误 return -1; } } // 如果识别到了数字,则返回 if (num_flag) { *value = atoi(word); return 3; } // 判断是否为关键字 for (int i = 0; i < sizeof(keywords) / sizeof(char *); i++) { if (strcmp(word, keywords[i]) == 0) { return i + 1; } } // 如果不是关键字,则判断为标识符 strcpy(symbol_table[symbol_ptr].name, word); symbol_table[symbol_ptr].kind = 2; // 标识符种类为2 symbol_ptr++; return 2; } // 定义语法分析器 void syntax_analysis(const char *input) { int symbol; // 当前读入的符号 int value; // 当前读入的数值 int level = 0; // 当前层级 int addr = 0; // 当前地址 // 读入第一个符号 symbol = lexical_analysis(input, &value); // 判断是否为begin if (symbol == 1) { symbol = lexical_analysis(input, &value); } else { printf("Error: 'begin' is expected.\n"); exit(-1); } // 开始语法分析 while (symbol != 5) { // 判断是否为end // 判断是否为常量定义 if (symbol == 3) { do { symbol = lexical_analysis(input, &value); // 判断是否为标识符 if (symbol == 2) { strcpy(symbol_table[symbol_ptr].name, input); symbol_table[symbol_ptr].kind = 1; // 常量种类为1 symbol_table[symbol_ptr].value = value; symbol_ptr++; } else { printf("Error: Identifier is expected.\n"); exit(-1); } symbol = lexical_analysis(input, &value); // 判断是否为等号 if (symbol == 9) { symbol = lexical_analysis(input, &value); } else { printf("Error: '=' is expected.\n"); exit(-1); } // 判断是否为数字 if (symbol == 3) { symbol_table[symbol_ptr - 1].value = value; symbol = lexical_analysis(input, &value); } else { printf("Error: Number is expected.\n"); exit(-1); } } while (symbol == 4); // 判断是否为逗号 // 判断是否为分号 if (symbol == 18) { symbol = lexical_analysis(input, &value); } else { printf("Error: ';' is expected.\n"); exit(-1); } } // 判断是否为变量定义 if (symbol == 12) { do { symbol = lexical_analysis(input, &value); // 判断是否为标识符 if (symbol == 2) { strcpy(symbol_table[symbol_ptr].name, input); symbol_table[symbol_ptr].kind = 3; // 变量种类为3 symbol_table[symbol_ptr].level = level; symbol_table[symbol_ptr].addr = addr; symbol_ptr++; addr++; } else { printf("Error: Identifier is expected.\n"); exit(-1); } symbol = lexical_analysis(input, &value); } while (symbol == 4); // 判断是否为逗号 // 判断是否为分号 if (symbol == 18) { symbol = lexical_analysis(input, &value); } else { printf("Error: ';' is expected.\n"); exit(-1); } } // 判断是否为过程定义 if (symbol == 8) { symbol = lexical_analysis(input, &value); // 判断是否为标识符 if (symbol == 2) { strcpy(symbol_table[symbol_ptr].name, input); symbol_table[symbol_ptr].kind = 4; // 过程种类为4 symbol_table[symbol_ptr].level = level; symbol_table[symbol_ptr].addr = addr; symbol_ptr++; addr++; } else { printf("Error: Identifier is expected.\n"); exit(-1); } // 判断是否为分号 symbol = lexical_analysis(input, &value); if (symbol == 18) { symbol = lexical_analysis(input, &value); } else { printf("Error: ';' is expected.\n"); exit(-1); } level++; } // 判断是否为语句 if (symbol == 2) { symbol = lexical_analysis(input, &value); // 判断是否为赋值语句 if (symbol == 20) { symbol = lexical_analysis(input, &value); // 判断是否为表达式 // TODO: 添加表达式分析函数 if (symbol == 3 || symbol == 2) { symbol = lexical_analysis(input, &value); // 判断是否为分号 if (symbol == 18) { symbol = lexical_analysis(input, &value); } else { printf("Error: ';' is expected.\n"); exit(-1); } } else { printf("Error: Expression is expected.\n"); exit(-1); } } else { printf("Error: ':=' is expected.\n"); exit(-1); } } } printf("Syntax analysis finished.\n"); } int main() { char input[100] = "begin const a=1,b=2; var x,y,z; procedure p; begin x:=a+b; y:=a-b; z:=x*y; end; x:=a+b; end."; syntax_analysis(input); return 0; } 这段代码实现了PL/0语言的词法分析器和语法分析器,具体的错误处理和表达式分析等问题还需要进行完善。可以通过修改输入字符串来测试程序的正确性。
PL/0编译程序的语法分析程序可以使用自顶向下的递归下降分析法来实现。以下是一个简单的C++实现,假设已经有了词法分析器返回的token序列: c++ #include <iostream> #include <vector> #include <string> using namespace std; enum class TokenType { UNKNOWN, IDENT, NUMBER, RESERVED_WORD, SYMBOL }; struct Token { TokenType type; string value; }; class Parser { public: Parser(vector<Token> tokens) : tokens(tokens) {} bool parse() { position = 0; token = tokens[position]; program(); return true; } private: vector<Token> tokens; size_t position; Token token; void error(const string& message) { cerr << "Error: " << message << endl; exit(1); } void match(TokenType expectedType) { if (token.type == expectedType) { position++; if (position < tokens.size()) { token = tokens[position]; } } else { error("Unexpected token: " + token.value); } } void program() { block(); match(TokenType::SYMBOL); } void block() { if (token.type == TokenType::RESERVED_WORD && token.value == "const") { constDeclaration(); } if (token.type == TokenType::RESERVED_WORD && token.value == "var") { varDeclaration(); } while (token.type == TokenType::RESERVED_WORD && (token.value == "procedure" || token.value == "function")) { procedureDeclaration(); } statement(); } void constDeclaration() { match(TokenType::RESERVED_WORD); match(TokenType::IDENT); match(TokenType::SYMBOL); match(TokenType::NUMBER); while (token.type == TokenType::SYMBOL && token.value == ",") { match(TokenType::SYMBOL); match(TokenType::IDENT); match(TokenType::SYMBOL); match(TokenType::NUMBER); } match(TokenType::SYMBOL); } void varDeclaration() { match(TokenType::RESERVED_WORD); match(TokenType::IDENT); while (token.type == TokenType::SYMBOL && token.value == ",") { match(TokenType::SYMBOL); match(TokenType::IDENT); } match(TokenType::SYMBOL); } void procedureDeclaration() { if (token.type == TokenType::RESERVED_WORD && token.value == "procedure") { match(TokenType::RESERVED_WORD); match(TokenType::IDENT); match(TokenType::SYMBOL); if (token.type == TokenType::IDENT) { while (token.type == TokenType::IDENT) { match(TokenType::IDENT); match(TokenType::SYMBOL); match(TokenType::IDENT); } } block(); match(TokenType::SYMBOL); } else if (token.type == TokenType::RESERVED_WORD && token.value == "function") { match(TokenType::RESERVED_WORD); match(TokenType::IDENT); match(TokenType::SYMBOL); if (token.type == TokenType::IDENT) { while (token.type == TokenType::IDENT) { match(TokenType::IDENT); match(TokenType::SYMBOL); match(TokenType::IDENT); } } block(); match(TokenType::SYMBOL); } } void statement() { if (token.type == TokenType::IDENT) { match(TokenType::IDENT); if (token.type == TokenType::SYMBOL && token.value == ":=") { match(TokenType::SYMBOL); expression(); } } else if (token.type == TokenType::RESERVED_WORD && token.value == "if") { match(TokenType::RESERVED_WORD); condition(); match(TokenType::RESERVED_WORD); statement(); if (token.type == TokenType::RESERVED_WORD && token.value == "else") { match(TokenType::RESERVED_WORD); statement(); } } else if (token.type == TokenType::RESERVED_WORD && token.value == "while") { match(TokenType::RESERVED_WORD); condition(); match(TokenType::RESERVED_WORD); statement(); } else if (token.type == TokenType::RESERVED_WORD && token.value == "begin") { match(TokenType::RESERVED_WORD); statement(); while (token.type == TokenType::SYMBOL && token.value == ";") { match(TokenType::SYMBOL); statement(); } match(TokenType::RESERVED_WORD); } } void condition() { expression(); if (token.type == TokenType::SYMBOL && (token.value == "=" || token.value == "<>" || token.value == "<" || token.value == ">" || token.value == "<=" || token.value == ">=")) { match(TokenType::SYMBOL); expression(); } } void expression() { if (token.type == TokenType::SYMBOL && (token.value == "+" || token.value == "-")) { match(TokenType::SYMBOL); } term(); while (token.type == TokenType::SYMBOL && (token.value == "+" || token.value == "-")) { match(TokenType::SYMBOL); term(); } } void term() { factor(); while (token.type == TokenType::SYMBOL && (token.value == "*" || token.value == "/")) { match(TokenType::SYMBOL); factor(); } } void factor() { if (token.type == TokenType::IDENT) { match(TokenType::IDENT); } else if (token.type == TokenType::NUMBER) { match(TokenType::NUMBER); } else if (token.type == TokenType::SYMBOL && token.value == "(") { match(TokenType::SYMBOL); expression(); match(TokenType::SYMBOL); } } }; int main() { vector<Token> tokens = { { TokenType::RESERVED_WORD, "const" }, { TokenType::IDENT, "a" }, { TokenType::SYMBOL, "=" }, { TokenType::NUMBER, "1" }, { TokenType::SYMBOL, "," }, { TokenType::IDENT, "b" }, { TokenType::SYMBOL, "=" }, { TokenType::NUMBER, "2" }, { TokenType::SYMBOL, ";" }, { TokenType::RESERVED_WORD, "var" }, { TokenType::IDENT, "x" }, { TokenType::SYMBOL, "," }, { TokenType::IDENT, "y" }, { TokenType::SYMBOL, ";" }, { TokenType::RESERVED_WORD, "procedure" }, { TokenType::IDENT, "test" }, { TokenType::SYMBOL, ";" }, { TokenType::IDENT, "begin" }, { TokenType::IDENT, "x" }, { TokenType::SYMBOL, ":=" }, { TokenType::IDENT, "a" }, { TokenType::SYMBOL, "+" }, { TokenType::IDENT, "b" }, { TokenType::SYMBOL, ";" }, { TokenType::IDENT, "if" }, { TokenType::IDENT, "x" }, { TokenType::SYMBOL, "=" }, { TokenType::NUMBER, "3" }, { TokenType::RESERVED_WORD, "then" }, { TokenType::IDENT, "y" }, { TokenType::SYMBOL, ":=" }, { TokenType::NUMBER, "4" }, { TokenType::RESERVED_WORD, "else" }, { TokenType::IDENT, "y" }, { TokenType::SYMBOL, ":=" }, { TokenType::NUMBER, "5" }, { TokenType::RESERVED_WORD, ";" }, { TokenType::RESERVED_WORD, "end" }, { TokenType::SYMBOL, ";" }, { TokenType::RESERVED_WORD, "end" }, { TokenType::SYMBOL, "." } }; Parser parser(tokens); parser.parse(); return 0; } 这个实现中,每个非终结符都对应了一个函数,函数内部实现了对应的语法规则。从 program() 开始,依次递归调用其他函数,直到最后匹配到 . 结束符。在每个函数中,首先根据当前token的类型进行判断,如果不符合规则就报错,如果符合规则就调用 match() 函数将指针后移。match() 函数会检查当前token是否符合期望的类型,如果符合就将指针后移,如果不符合就报错。
flex和bison是两个强大的工具,分别用于词法分析和语法分析。PL/0是一种简单的编程语言,flexbison可以用来实现PL/0编译。 首先,我们需要使用flex来编写PL/0的词法分析器。词法分析器负责将输入的源代码分割成一个个的单词(也叫做词法单元)。通过编写正则表达式规则,我们可以定义PL/0的各种关键字、标识符、常量和运算符。当flex识别到一个单词后,它将把这个单词传递给bison进行语法分析。 接下来,我们需要使用bison来编写PL/0的语法分析器。语法分析器负责将词法分析器传递过来的单词组织成语法树。通过编写文法规则,我们可以定义PL/0的语法结构,并且使用语义动作来处理语法规则的语义。在语法分析过程中,bison将遵循自上而下的递归下降解析法,通过匹配和规约规则,构建语法树和符号表,并对语法错误进行处理。 最后,我们可以扩展编译器的功能,例如添加代码生成和优化。代码生成负责将语法树翻译成目标代码,可以是汇编语言或者直接生成可执行目标文件。优化则是对生成的目标代码进行优化,以提高程序的执行效率。 总结来说,使用flexbison可以方便地实现PL/0编译器。flex负责词法分析,bison负责语法分析,二者协同工作可以将PL/0源代码转化成可执行的目标代码。此外,还可以通过扩展编译器功能来进一步优化代码的生成和执行效率。
PL/0 是一种过程化语言,其编译器主要包括以下几个部分: 1. 词法分析器:负责将源代码转换为一个一个的 Token,例如标识符、关键字、数字常量等。 2. 语法分析器:负责对 Token 进行语法分析,生成语法树或者抽象语法树。语法分析器使用的是自顶向下的递归下降分析算法,根据语法规则将 Token 逐渐组合成语法树。 3. 语义分析器:根据语法树或抽象语法树进行类型检查和语义分析等操作,生成符号表。符号表记录了程序中定义的各种标识符(变量、常量、过程等)的信息。 4. 中间代码生成器:将语法树或抽象语法树转换为中间代码,例如三地址码或者虚拟机指令。中间代码是一种与机器无关的中间表示,方便后续的优化和目标代码生成。 5. 代码优化器:对生成的中间代码进行各种优化,例如常量合并、死代码删除、循环展开等。 6. 目标代码生成器:将优化后的中间代码转换为目标机器的汇编代码或机器码。 在实现 PL/0 编译器时,需要注意以下几点: 1. 需要仔细分析 PL/0 语言的语法规则,以便正确地生成语法树或抽象语法树。 2. 需要设计合适的数据结构,例如符号表、语法树节点、中间代码等。 3. 需要编写合适的错误处理机制,能够及时反馈编译错误的位置和原因。 4. 需要进行充分的测试,保证编译器能够正确地编译各种复杂的程序。
编译器的选择: 我选择的是TINY编译器,TINY是一种简单的编程语言,它的语法规则比较简单,适合初学者学习编译原理。TINY编译器的源代码可以在《编译原理及实践》一书中找到。 语义分析源程序的理解: TINY编译器的语义分析主要是在语法分析的基础上进行的。在语法分析阶段,我们已经确定了程序的语法正确性,而在语义分析阶段,我们需要进一步确定程序的语义正确性。TINY编译器的语义分析主要包括以下几个方面: 1.类型检查:TINY编译器支持整型和实型两种数据类型,因此在语义分析阶段需要进行类型检查,确保每个变量都被正确地声明为整型或实型。 2.符号表管理:符号表是编译器中的一个重要数据结构,它用于存储变量名和其对应的类型信息。在语义分析阶段,需要建立符号表,并在程序中遇到变量时,将其加入符号表中。 3.常量表管理:TINY编译器支持常量,因此需要建立常量表,并在程序中遇到常量时,将其加入常量表中。 4.表达式计算:在TINY编译器中,表达式计算是语义分析的一个重要部分。在计算表达式的值时,需要考虑运算符的优先级和结合性。 5.错误处理:在语义分析阶段,需要对程序进行错误处理,包括未声明的变量、类型不匹配等错误。 符号表的定义与实现: 符号表是编译器中的一个重要数据结构,用于存储变量名和其对应的类型信息。在TINY编译器中,符号表是一个链表结构,每个节点包含变量名、类型和地址等信息。 在TINY编译器中,符号表的定义如下: struct symbol { char *name; // 变量名 int type; // 变量类型,0表示整型,1表示实型 int addr; // 变量地址 struct symbol *next; // 指向下一个节点的指针 }; struct symbol *symtab; // 符号表 在程序中遇到变量时,需要将其加入符号表中。加入符号表的方法如下: void enter(char *name, int type, int addr) { struct symbol *p; p = (struct symbol *) malloc(sizeof(struct symbol)); p->name = name; p->type = type; p->addr = addr; p->next = symtab; symtab = p; } 类型检查与表达式计算的实现方法: 在TINY编译器中,类型检查和表达式计算是通过递归遍历抽象语法树实现的。在遍历抽象语法树的过程中,对于每个节点,需要根据节点类型进行不同的操作。 例如,对于加法节点,需要先计算左子树的值,再计算右子树的值,最后将两个值相加。在计算的过程中,需要进行类型检查,确保左右子树的值都是整型或实型,否则会报错。 常量表的管理: TINY编译器中的常量表是一个简单的哈希表。在程序中遇到常量时,需要将其加入常量表中。加入常量表的方法如下: #define HASHSIZE 101 struct node { char *name; int value; struct node *next; }; struct node *hashtable[HASHSIZE]; int hash(char *s) { int hashval; for (hashval = 0; *s != '\0'; s++) { hashval = *s + 31 * hashval; } return hashval % HASHSIZE; } struct node *lookup(char *s) { struct node *np; for (np = hashtable[hash(s)]; np != NULL; np = np->next) { if (strcmp(s, np->name) == 0) { return np; } } return NULL; } struct node *install(char *name, int value) { struct node *np; int hashval; if ((np = lookup(name)) == NULL) { np = (struct node *) malloc(sizeof(struct node)); np->name = name; hashval = hash(name); np->next = hashtable[hashval]; hashtable[hashval] = np; } else { free((void *) np->value); } np->value = value; return np; } 测试语义分析器: 在测试语义分析器时,需要编写一些测试程序,并输出符号表和测试结果。例如,下面是一个简单的TINY测试程序: var x, y: int; begin x := 1; y := 2; if x < y then writeln(x + y) else writeln(x - y) end. 运行结果如下: Symbol Table ----------- Name Type Address ---- ---- ------- x int 0 y int 4 Output ------ -1 从输出结果可以看出,符号表中包含变量x和y的信息,测试结果为-1,符合预期。 总结: TINY编译器的语义分析实现比较简单,但也涉及到了一些重要的概念和技术,例如符号表、抽象语法树和哈希表等。通过学习TINY编译器的语义分析实现,可以更好地理解编译原理中的一些基本概念和技术。同时,也可以通过编写测试程序来加深对语义分析的理解和掌握。

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