"词法分析与语法分析是编译器设计中的关键步骤,涉及计算机语言处理的基本原理和技术。实验旨在让学生掌握词法分析和语法分析程序的设计方法。实验内容包括根据给定的正规式画出状态图,设计词法分析函数,编写LL(1)语法规则的语法分析程序,并在C++环境中实现和测试。实验设备需要计算机、Windows操作系统和Visual C++集成开发环境。实验原理涉及词法分析器如何将输入转换为词法单元序列,以及如何进行非递归预测分析。"
在这个实验中,首先需要理解词法分析。词法分析是将源代码分解成一系列有意义的符号,即词法单元,这些单元是语言的基本构建块。给定的正规式定义了标识符、关键字、十进制整数和运算符等词法规则。例如,标识符由一个字母开头,后面跟着任意数量的字母或数字;关键字包括"if"、"then"、"else"、"while"、"do"等;十进制整数由0-9的数字组成,可以有前导0;运算符和分隔符如"+"、"*"、"="、"()"等。
为了设计词法分析函数`intscan()`,你需要根据状态图来确定如何识别和处理这些符号。状态图是一种图形表示,用于描述从输入字符流到词法单元的转换过程。每个状态代表分析过程的一个阶段,而边则表示遇到特定字符时的转移。通过遍历状态图,你可以构建一个有限状态自动机(FSM),这个机器能识别输入字符串中的各个词法单元。
接下来是语法分析,这里使用的是LL(1)分析表。LL(1)分析是从左到右扫描输入,自顶向下地尝试匹配文法规则,并且最多查看输入流中的一个字符来决定下一步动作。给定的文法描述了一个简单的算术表达式,包含加法、乘法和标识符。文法由产生式E—>TE′、E′—>+TE′|ε、T—>FT′、T′—>*FT′|ε、F—>(E)|id组成,其中ε表示空字符串,表示可能没有后续元素。你需要编写一个解析函数,该函数根据LL(1)分析表来解析输入的算术表达式,并确保它符合文法规则。
在实现阶段,使用C++编程语言完成词法分析器和语法分析器的代码编写。在C++环境中,可以利用字符串处理和控制流结构来构建分析算法。最后,对程序进行调试,输入不同的单词序列,检查输出结果是否正确。同时,还需要编写非递归的预测分析程序,并进行测试,确保其能够正确处理给定的文法。
通过这个实验,学生将深入理解编译器的工作原理,特别是词法分析和语法分析的实现,这对于理解和构建编译器至关重要。此外,掌握这些技能对于解决更复杂的问题,如错误处理和优化,也有着重要的基础作用。