• 【编译原理实验】 -- 词法分析程序设计原理与实现（C语言实现）

    目录

    目标任务

    设计要求

    一、程序功能描述

    二、正则文法

    三、程序结构描述

    四、代码

     五、程序测试

     测试用例1

    测试结果1

    测试用例2

    测试结果2

    目标任务

    以下为正则文法所描述的 C 语言子集单词符号的示例，请补充单词符号：++，--， >>, <<, += , -= ,*=, /= ，&&（逻辑与），||（逻辑或），！（逻辑非）等等，给出补充后描述 C 语言子集单词符号的正则文法，设计并实现其词法分析程序。

    <标识符>→字母︱ <标识符>字母︱ <标识符>数字

    <无符号整数>→数字︱ <无符号整数>数字

    <单字符分界符> →+ ︱－ ︱* ︱；︱, ︱(︱) ︱{︱} <双字符分界符>→<大于>=︱<小于>=︱<小于>>︱<感叹号>=︱<等于>=︱<斜竖>*

    <小于>→<

    <等于>→=

    <大于>→>

    <斜竖> →/

     <感叹号>→!

    该语言的保留字 ：void、int、float、double、if、else、for、do、while 等等（也可补充）。

    设计要求

    1）可将该语言设计成大小写不敏感，也可设计成大小写敏感，用户定义的标识符最长不超过 32 个字符；

    （2）字母为 a-z A-Z，数字为 0-9；

    （3）可以对上述文法进行扩充和改造；

    （4）“/*……*/”和“//”(一行内)为程序的注释部分。

    （5）给出各单词符号的类别编码；

    （6）词法分析程序应能发现输入串中的错误；

    （7）词法分析作为单独一遍编写，词法分析结果为二元式序列组成的中间文件；

    （8）设计两个测试用例（尽可能完备），并给出测试结果。
     

    一、程序功能描述

    输入源程序，词法分析后，能发现其中的错误；

    能够识别注释的开始结束、单字符分界符、双字符分界符；

    分析结果为二元式序列组成的中间文件。

    二、正则文法

    G[<单词符号>]：

    <单词符号>→<标识符>|<无符号整数>|<单字符分界符>|<双字符分界符>

    <标识符>→字母|<标识符>字母|<标识符>数字

    <无符号整数>→数字|<无符号整数>数字

    <单字符分界符>→% | ; | , | ( | ) | { | } | [ | ]

    <双字符分界符>→<大于>=|<小于>=|<感叹号>=|<等于>=|<斜号>*|<加号>+|<加号>=|<减号>-|<减号>=|<星号>=|<斜竖>=|<大于>>|<小于><|<与符号>&|<或符号>| |<斜号>/|<星号>/

    <小于>→<              <等于>→=            <大于>→>              <感叹号>→!

    <斜号>→/                <加号>→+             <减号>→-               <星号>→*

    <与符号>→&           <或符号>→|

    三、程序结构描述

    设计方法

    单词符号类别编码

    单词符号

    类别编码

    单词符号

    类别编码

    标识符

    1

    %

    20

    无符号整数

    2

    ;

    21

    void

    3

    ,

    22

    int

    4

    (

    23

    float

    5

    )

    24

    double

    6

    {

    25

    If

    7

    }

    26

    else

    8

    [

    27

    for

    9

    ]

    28

    do

    10

    >

    29

    while

    11

    <

    30

    return

    12

    =

    31

    break

    13

    !

    32

    continue

    14

    >=

    33

    char

    15

    <=

    34

    +

    16

    !=

    35

    -

    17

    ==

    36

    *

    18

    ++

    37

    /

    19

    --

    38

    +=

    39

    <<

    44

    -=

    40

    &&

    45

    *=

    41

    ||

    46

    /=

    42

    &

    47

    >>

    43

    |

    48

    状态转换图

    函数定义及函数之间的调用关系

    isLetter：判断是否是字母a-z,A-Z

    isDigit：判断是否是数字0-9

    getIdentifier_ID：返回保留字或标识符编号

    getSinglechar_ID：返回单字符分界符编号

    四、代码

    1. #include <stdio.h>
    2. #include <stdlib.h>
    3. #include <string.h>
    4. int isLetter(char c){ 
    5. 	if((c>='a'&&c<='z')||(c>='A'&&c<='Z')) return 1;
    6. 	return 0;
    7. }
    8. int isDigit(char c){
    9. 	if(c>='0'&&c<='9') return 1;
    10. 	return 0;
    11. }
    12. int getIdentifier_ID(char s[]){
    13. 	if(strcmp(s,"void")==0) return 3;
    14. 	else if(strcmp(s,"int")==0) return 4;
    15. 	else if(strcmp(s,"float")==0) return 5;
    16. 	else if(strcmp(s,"double")==0) return 6;
    17. 	else if(strcmp(s,"if")==0) return 7;
    18. 	else if(strcmp(s,"else")==0) return 8;
    19. 	else if(strcmp(s,"for")==0) return 9;
    20. 	else if(strcmp(s,"do")==0) return 10;
    21. 	else if(strcmp(s,"while")==0) return 11;
    22. 	else if(strcmp(s,"return")==0) return 12;
    23. 	else if(strcmp(s,"break")==0) return 13;
    24. 	else if(strcmp(s,"continue")==0) return 14;
    25. 	else if(strcmp(s,"char")==0) return 15;
    26. 	else return 1;//是标识符 
    27. }
    28. int getSinglechar_ID(char c){
    29. 	if(c==';') return 21;
    30. 	else if(c=='%') return 20;
    31. 	else if(c==',') return 22;
    32. 	else if(c=='(') return 23;
    33. 	else if(c==')') return 24;
    34. 	else if(c=='{') return 25;
    35. 	else if(c=='}') return 26;
    36. 	else if(c=='[') return 27;
    37. 	else if(c==']') return 28;
    38. 	else return 0;//非单字符 
    39. }
    40. int main(){
    41. 	FILE *fp=NULL;//输入文件 
    42. 	fp=fopen("demo_in.txt","r");
    43. 	FILE *fw=NULL;//输出文件 
    44. 	fw=fopen("demo_out.txt","w");
    45. 	char ch;//接收字符 
    46. 	char s1[32];//标识符 
    47. 	char s2[32];//无符号整数 
    48. 	int i=0;
    49. 	int id;
    50. 	int flag=0;
    51. 	ch=fgetc(fp);
    52. 	while(!feof(fp)){
    53. 		if(ch==' '||ch=='\t'){//为空格或制表符则不处理，获取下一个字符 
    54. 			ch=fgetc(fp);
    55. 			continue;
    56. 		}else if(ch=='\n'){
    57. 			fprintf(fw,"\n");
    58. 			ch=fgetc(fp);
    59. 			continue;
    60. 		}else if(isLetter(ch)==1){//标识符 
    61. 			i=0;
    62. 			s1[i++]=ch;
    63. 			while(isLetter(ch)==1||isDigit(ch)==1){
    64. 				ch=fgetc(fp);
    65. 				s1[i++]=ch;
    66. 			}
    67. 			s1[i-1]='\0';
    68. 			id=getIdentifier_ID(s1);
    69. 			fprintf(fw,"(%d,%s)",id,s1);
    70. 		}else if(isDigit(ch)==1){//无符号整数 
    71. 			i=0;
    72. 			s2[i++]=ch;
    73. 			while(isDigit(ch)==1){
    74. 				ch=fgetc(fp);
    75. 				s2[i++]=ch;
    76. 			}
    77. 			s2[i-1]='\0';
    78. 			fprintf(fw,"(2,%s)",s2);
    79. 		}else if(getSinglechar_ID(ch)!=0){//单字符分界符 
    80. 			fprintf(fw,"(%d,%c)",getSinglechar_ID(ch),ch);
    81. 			ch=fgetc(fp);
    82. 		}else if(ch=='>'){//大于 
    83. 			ch=fgetc(fp);
    84. 			if(ch=='='){
    85. 				fprintf(fw,"(33,>=)");
    86. 				ch=fgetc(fp);
    87. 			}else if(ch=='>'){
    88. 				fprintf(fw,"(43,>>)");
    89. 				ch=fgetc(fp);
    90. 			}else{
    91. 				fprintf(fw,"(29,>)");
    92. 			}
    93. 		}else if(ch=='<'){//小于 
    94. 			ch=fgetc(fp);
    95. 			if(ch=='='){
    96. 				fprintf(fw,"(34,<=)");
    97. 				ch=fgetc(fp);
    98. 			}else if(ch=='<'){
    99. 				fprintf(fw,"(44,<<)");
    100. 				ch=fgetc(fp);
    101. 			}else{
    102. 				fprintf(fw,"(30,<)");
    103. 			}
    104. 		}else if(ch=='!'){//感叹号 
    105. 			ch=fgetc(fp);
    106. 			if(ch=='='){
    107. 				fprintf(fw,"(35,!=)");
    108. 				ch=fgetc(fp);
    109. 			}else{
    110. 				fprintf(fw,"(32,!)");
    111. 			}
    112. 		}else if(ch=='='){//等于 
    113. 			ch=fgetc(fp);
    114. 			if(ch=='='){
    115. 				fprintf(fw,"(36,==)");
    116. 				ch=fgetc(fp);
    117. 			}else{
    118. 				fprintf(fw,"(31,=)");
    119. 			}
    120. 		}else if(ch=='/'){//斜号 
    121. 			ch=fgetc(fp);
    122. 			if(ch=='*'){
    123. 				fprintf(fw,"(处理注释,/*)");
    124. 				while(1){
    125. 					flag=0;
    126. 					ch=fgetc(fp);
    127. 					while(ch=='*'){//不用if，while可以处理/*后多个*的问题 
    128. 						ch=fgetc(fp);
    129. 						if(ch=='/'){
    130. 							fprintf(fw,"(注释结束,*/)");
    131. 							ch=fgetc(fp);
    132. 							flag=1;
    133. 						}
    134. 					}
    135. 					if(flag==1) break;
    136. 				}
    137. 			}else if(ch=='/'){
    138. 				fprintf(fw,"(处理注释,//)");
    139. 				while(ch!='\n'){
    140. 					ch=fgetc(fp);
    141. 				}
    142. 				fprintf(fw,"\n");
    143. 				ch=fgetc(fp);
    144. 			}else if(ch=='='){
    145. 				fprintf(fw,"(42,/=)");
    146. 				ch=fgetc(fp);
    147. 			}else{
    148. 				fprintf(fw,"(19,/)");
    149. 			}
    150. 		}else if(ch=='&'){//与符号 
    151. 			ch=fgetc(fp);
    152. 			if(ch=='&'){
    153. 				fprintf(fw,"(45,&&)");
    154. 				ch=fgetc(fp);
    155. 			}else{
    156. 				fprintf(fw,"(47,&)");
    157. 			}
    158. 		}else if(ch=='|'){//或符号 
    159. 			ch=fgetc(fp);
    160. 			if(ch=='|'){
    161. 				fprintf(fw,"(46,||)");
    162. 				ch=fgetc(fp);
    163. 			}else{
    164. 				fprintf(fw,"(48,|)");
    165. 			}
    166. 		}else if(ch=='+'){//加号 
    167. 			ch=fgetc(fp);
    168. 			if(ch=='='){
    169. 				fprintf(fw,"(39,+=)");
    170. 				ch=fgetc(fp);
    171. 			}else if(ch=='+'){
    172. 				fprintf(fw,"(37,++)");
    173. 				ch=fgetc(fp);
    174. 			}else{
    175. 				fprintf(fw,"16,+");
    176. 			}
    177. 		}else if(ch=='-'){//减号 
    178. 			ch=fgetc(fp);
    179. 			if(ch=='='){
    180. 				fprintf(fw,"(40,-=)");
    181. 				ch=fgetc(fp);
    182. 			}else if(ch=='-'){
    183. 				fprintf(fw,"(38,--)");
    184. 				ch=fgetc(fp);
    185. 			}else{
    186. 				fprintf(fw,"(17,-)");
    187. 			}
    188. 		}else if(ch=='*'){//星号 
    189. 			ch=fgetc(fp);
    190. 			if(ch=='='){
    191. 				fprintf(fw,"(41,*=)");
    192. 				ch=fgetc(fp);
    193. 			}else{
    194. 				fprintf(fw,"(18,*)");
    195. 			}
    196. 		}else{//其他，出错 
    197. 			fprintf(fw,"\n错误：未定义->%c",ch);
    198. 			printf("错误：未定义->%c\n",ch);
    199. 			break;
    200. 		}
    201. 	}
    202. 	fclose(fp);
    203. 	fclose(fw);
    204. 	printf("二元式序列组成的中间文件已经生成！\n");
    205. 	return 0;
    206. }

     五、程序测试

     测试用例1

     

    测试结果1

     

    测试用例2

     

    测试结果2

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