编译原理浅析:词法分析与单词分类
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更新于2024-08-22
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"本文主要介绍了编译原理中的词法分析,包括程序设计语言的单词分类,如关键字、标识符、数、运算符、分界符和格式符,并详细阐述了词法分析程序的功能、有限自动机、正则表达式以及词法分析程序的设计与实现。"
在编译原理中,词法分析是编译器工作的第一步,它的任务是将源代码中的字符流分解成一个个有意义的单元,称为单词或Token。这些单词根据其性质可以分为不同的类别:
1. **关键字**:例如 `if`, `while`, `int`, `real` 等,它们在编程语言中有特定含义,不能作为变量名使用。
2. **标识符**:如 `x`, `y`, `p`, `q`, `v1`, `v2` 等,通常代表变量、函数或其他自定义的命名。
3. **数**:如 `13`, `12.1`,表示数值常量。
4. **运算符**:如 `+`, `-`, `*`, `/`, `>`, `<` 等,用于执行算术或逻辑操作。
5. **分界符**:括号 `(, )`, 花括号 `{, }`, 分号 `;`, 冒号 `:` 等,用于标记代码结构和语句边界。
6. **格式符**:包括回车符、换行符、空格和Tab,虽然在源代码中不直接影响程序行为,但在文本格式化和读取中起重要作用。
词法分析程序有以下基本功能:
- **扫描字符流**:逐个读取源代码中的字符。
- **生成Token序列**:识别出单词并将其转化为Token形式,每个Token包含类型(如关键字、标识符等)和属性值(如数字的值或标识符的名字)。
- **错误检测**:检查源代码中的词法错误,如非法字符、未闭合的括号等。
- **输出Token**:将生成的Token传递给后续的语法分析阶段。
词法分析的实现通常涉及到有限自动机(Finite Automata, DFA/NFA)和正则表达式(Regular Expression, RE)。DFA是一种状态机,它可以识别一个给定的字符序列是否属于某个语言。NFA是DFA的一种扩展,允许在多个状态间同时转移。正则表达式是描述词法规则的强大工具,通过它们可以构建DFA,进而用于识别和生成Token。
2.2节中详细讨论了DFA的定义、NFA的转换和DFA的化简。2.3节介绍了正则表达式的定义、正则到DFA的转换。2.4节则侧重于如何根据DFA设计和实现词法分析程序,包括使用工具如Lex/Flex生成词法分析器。
词法分析程序还可以有附加功能,如处理格式符号、保留字、词法错误以及程序的结束条件。处理保留字是确保关键字被正确识别的关键,而错误处理机制能够及时报告词法错误,帮助程序员定位和修复问题。
总结来说,词法分析是编译器构建中的重要一环,它为源代码的解析和翻译奠定了基础,通过识别和处理编程语言的各个元素,确保程序的结构正确无误。
2020-03-17 上传
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