词法分析实验:构建扫描器与Token生成

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"本次实验是关于编译原理中的词法分析器实现,旨在让学生熟悉词法分析器的设计与实现过程。实验要求使用C语言或C++编写代码,输入为源程序文件,输出包括Token系列、关键字表、界符表、符号表和常数表。实验内容包括设计扫描器的自动机、生成Token的算法以及上机调试。提供的关键字表包含了诸如'program', 'procedure', 'begin', 'end', '+', '*', ':=', ','等常见编程语言的关键字。实验还给出了部分源代码,如对关键字表和界符表的定义,以及用于处理Token、错误处理和判断字符类型的辅助函数。" 在编译原理中,词法分析器(也称为扫描器或lexer)是编译器的第一个阶段,它的主要任务是将源代码文本分解成一系列有意义的单元,称为Token。这些Token是语言的最小语法单位,比如关键字、标识符、常量、运算符和分隔符等。 1. **设计扫描器的自动机**: 扫描器的自动机通常是一个有限状态自动机(Finite State Automaton, FSA),它根据输入字符流的状态进行转换。在给出的实验中,自动机以状态①开始,根据输入字符'l'或'd'转移到不同的状态。例如,状态①接收'd'会转到状态②,然后根据后续字符进行进一步的转移。自动机的设计目的是确保能正确识别出关键字、标识符、数字和其他字符。 2. **生成Token的算法**: 算法设计通常包含以下步骤: - 初始化:设置初始状态,可能包括清除缓冲区、设置错误处理标志等。 - 滤除空格:忽略程序中的空白字符,因为它们在语法分析中通常不重要。 - 读取第一个非空字符:获取源代码中的下一个有意义的字符。 - 关键字/标识符处理:如果字符是字母,开始读取可能的关键字或标识符,通过比较关键字表来确定是关键字还是标识符。 - 常数处理:如果字符是数字,处理数字常数,将其添加到常数表。 - 界符处理:处理运算符、分隔符等。 - 错误处理:当遇到无法识别的字符时,进行错误处理,如调用`ProcError()`函数。 实验代码中,定义了结构体`TokenType`存储Token的代码和值,以及关键字表、界符表、符号表和常数表。`IsLetter()`和`IsDigit()`函数用于辅助判断字符类型。`Print()`函数用于输出Token信息,而`ProcError()`用于输出错误提示。 通过完成这个实验,学生将能够深入理解词法分析的过程,并实际操作如何构建一个简单的词法分析器,这对于理解和构建更复杂的编译器至关重要。