C++实现词法分析器:构建状态转换图与保留字处理

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"本次实验旨在通过编写和调试C++实现的词法分析器,学习如何对程序设计语言的源代码进行词法分析,将其分解成不同的词汇单元。词法分析器首先读取源程序文本,通常存储在第一个缓冲区。在处理过程中,预处理输入串有时会提高单词识别的效率。设计词法分析程序时,状态转换图是一种有效的工具,它能识别特定的字符串。在编程中,需要避免使用系统保留字,并将关键字视为特殊的标识符处理。状态转换图可以转化为程序代码,每个状态节点对应一段小的处理代码。程序输出为单词串,每个单词以(类别,值)的形式编码,类别码表示单词类型,值可能包含标识符的序号或常数的二进制表示。对于关键字和分隔符,只需类别编码,值为空。实现词法分析程序的方法是依据状态转换图,当识别出关键字、运算符、标识符或无符号常数时,输出相应的二元式,程序能自动连续扫描直到完成整个源程序的词法分析。" 在编译原理中,词法分析是编译过程的第一步,它负责将源代码分解成一系列有意义的符号,这些符号被称为单词符号,包括标识符、关键字、运算符、常量和分隔符等。在这个实验中,我们选择C++作为实现语言,构建一个词法分析器。词法分析器首先接收源程序文本,通常是读入到内存的一个缓冲区。为了优化处理,可以对输入串进行预处理,例如去除空白字符,合并连续的注释等。 状态转换图是设计词法分析器的关键工具,它由多个状态节点和转换规则构成,每个状态代表词法规则的一部分,而边表示从一个状态到另一个状态的字符输入。当读取到特定字符时,词法分析器会根据当前状态和输入字符决定如何移动到下一个状态。例如,识别一个标识符可能需要从初始状态开始,遇到字母或下划线进入中间状态,然后接受后续的字母、数字或下划线,直到遇到非标识符字符为止。 在实现过程中,我们将每个状态转换规则转化为对应的C++代码段,这样构建的词法分析器在读取源代码时,会根据输入的字符动态调整状态,并在识别出单词符号时,输出其类别编码和相应的值。对于变量和常数,类别编码是它们的类型标识,如变量类别码,常数类别码等。而VALUE字段则记录变量名的序号或常数的二进制形式。关键字和分隔符有独立的类别码,它们的VALUE字段为空。 实验中给出了一些示例的单词符号及其类别编码,如"begin"、"end"、"if"、"then"和"else",这些都是编程语言中的关键字,它们各自对应一个唯一的类别编码,便于词法分析器识别。 这个实验旨在让学生通过实际操作理解词法分析的过程,熟悉状态转换图的应用,并掌握C++编程技巧,实现一个能够正确解析和输出源代码中单词符号的词法分析器。