C/C++词法分析实验：构建单词分类与编码

本次实验旨在通过实践操作，让学生深入理解编译原理中词法分析的概念和实现方法，特别是针对C/C++等高级程序设计语言。实验的核心任务是设计并编写一个词法分析器，用于对源程序进行扫描，将程序中的单词（如关键字、标识符、常数、分隔符等）按照特定的编码规则进行分类和解析。 首先，实验的目的明确，要求学生通过编写程序来实现以下功能： 1. **输入选择**：学生需要根据教学要求和自身情况，从高级语言中选取一个具有代表性的子集，确保涵盖各类单词，如变量、常数、关键字和分隔符。 2. **输出格式**：输出的形式为单词的二元式编码，其中CLASS字段包含单词类别码，比如变量和常数的类别以及它们在符号表中的序号；VALUE字段对应于相应类别的信息。关键字和分隔符的编码简化为仅包含类别码，因为它们没有值。 3. **处理过程**：在扫描源程序时，程序需能够识别并输出各类单词，遵循相同的二元式编码结构。词法分析器会持续扫描，直到整个程序都被处理完毕，形成一个单词串。 为了实现这个过程，实验涉及以下关键步骤： - **单词分类**：定义一个词典，列出语言中的单词及其对应的类别码，如`main`对应类别码1，`int`对应2，`if`对应3，等等。 - **状态转移矩阵**：这是词法分析的重要组成部分，通过状态机模型表示程序在不同输入字符下如何从一个状态转移到另一个状态。矩阵中列出了从当前状态出发，遇到不同字符时应进入的新状态。 - **词法分析过程**：基于状态转移矩阵，程序根据输入字符逐个调整状态，并根据状态判断识别出的单词类型，然后按照编码规则输出。 总结来说，本实验着重锻炼学生的编程技能，使其能够将理论知识应用于实际场景，理解和掌握词法分析在编译器或解释器中的作用。通过完成这个实验，学生不仅能熟练使用C/C++编写词法分析器，还能深入理解词汇分析阶段如何构造语言的抽象语法树，为后续的语法分析和代码生成奠定基础。