C++：编译实验之LR分析器

实验目的

（1）掌握有限自动机这一数学模型的结构和理论，并深刻理解下推自动机在LR分析法中的应用（即LR分析器）。

（2）掌握LR分析法的思想，学会特定分析表的构造方法，利用给出的分析表进行LR分析。

实验内容

根据课堂讲授的形式化算法，编制程序实现对以下语法进行自底向上语法分析的LR分析器，设计分析表，对给出的输入语句进行语法分析，判断是否符合相应的文法要求。

program $\rightarrow$ main block

block $\rightarrow$ { stmts }

stmts $\rightarrow$ stmt stmts | e

stmt $\rightarrow$ id = E ; | while ( bool ) stmt | block

E $\rightarrow$ E+F | F

F $\rightarrow$ F*G | G

G $\rightarrow$ (E) | T

bool $\rightarrow$ T <= T |T >= T |T

T $\rightarrow$ id | num

实验要求

要求实现以下功能：

a) 设计分析表和语句的输入；

b) 要实现通用的LR分析思想的源代码；

c) 输出对语句的语法分析判断结果，如果可能给出错误的信息提示。

算法分析

根据课本的LR分析器模型和LR分析算法，完成LR分析。对要求中的错误信息提示，指的是对应分析表中的空白处，每一个空白的地方都应该有对应的错误情况，因而有相应的错误信息。注意这里的语法分析，是在词法分析的基础上进行的。

#include<iostream>
#include<malloc.h>
using namespace std;
#define MAX 20
int table[12][9]=
{{5,-1,-1,4,-1,-1,1,2,3},{-1,6,-1,-1,-1,12,-1,-1,-1},{-1,22,7,-1,22,22,-1,-1,-1},{-1,24,24,-1,24,24,-1,-1,-1},{5,-1,-1,4,-1,-1,8,2,3},{-1,26,26,-1,26,26,-1,-1,-1},{5,-1,-1,4,-1,-1,-1,9,3},{5,-1,-1,4,-1,-1,-1,-1,10},{-1,6,-1,-1,11,-1,-1,-1,-1},{-1,21,7,-1,21,21,-1,-1,-1},{-1,23,23,-1,23,23,-1,-1,-1},{-1,25,25,-1,25,25,-1,-1,-1}
};
struct rule{char x;int y;
}r[6]={{'E',3},{'E',1},{'T',3},{'T',1},{'F',3},{'F',1}};
char index_char[9]={'i','+','*','(',')','#','E','T','F'};
int get_index_char(char i)
{for(int j=0;j<9;j++){if(index_char[j]==i)//检测是否是index_char中的字符 return j; }return -1;
}
typedef struct{int stack[MAX];int top;
}status;
void init_stack(status*p)//状态栈的初始化
{if(!p)cout<<"初始化状态栈出错！\n";p->top=-1;
}
void push(status*p,int x)//入栈
{if(p->top<MAX-1)//检测栈是否已满 {p->top++;//未满则推送入栈 p->stack[p->top]=x;}else cout<<"\n状态栈溢出！\n";//满则显示溢出
}
int pop(status*p)//出栈
{int x;if(p->top!=0)//检测栈是否已空 {x=p->stack[p->top];//为空，则将栈顶的x推送出栈 p->top--;return x;}else//空，则显示状态栈已空 {cout<<"\n状态栈1空!\n";return 0;}
}
int get_top(status*p)
{int x;if(p->top!=-1){x=p->stack[p->top];return x;}else{cout<<"\n状态栈2空!\n";return 0;}
}
void out_stack(status*p)
{int i;if(p->top<0){cout<<"\n状态栈3空!\n";}for(i=0;i<=p->top;i++){cout<<p->stack[i];}
}typedef struct{char stack[MAX];int top;
}symbol_instr;
void init_stack(symbol_instr*p)//符号栈、输入串初始化
{if(!p)cout<<"\n初始化状态栈出错！\n";p->top=-1;
}
void push(symbol_instr*p,char x)//入栈
{if(p->top<MAX-1)//检测栈是否已满 {p->top++;//未满，则将x送入栈中 p->stack[p->top]=x;}else cout<<"\n状态栈溢出！\n";//满，则显示符号栈或输入串溢出
}
char pop(symbol_instr*p)
{char x;if(p->top!=-1){x=p->stack[p->top];p->top--;return x;}else{cout<<"符号栈1空!\n";return 0;}
}
char get_top(symbol_instr*p)
{char x;if(p->top!=-1){x=p->stack[p->top];return x;}else{cout<<"符号栈2空!\n";return 0;}
}
void out_stack1(symbol_instr*p)
{int i;if(p->top<0){cout<<"符号栈3空!\n";}for(i=0;i<=p->top;i++){cout<<p->stack[i];}
}
void out_stack2(symbol_instr*p)
{int i;if(p->top<0){cout<<"符号栈4空!\n";}for(i=p->top;i>=0;i--){cout<<p->stack[i];}
}
void print(status*status_p,symbol_instr*symbol_p,symbol_instr*instr_p)
{int i;out_stack(status_p);for(i=0;i<20-status_p->top;i++)cout<<" ";out_stack1(symbol_p);for(i=0;i<20;i++)cout<<" ";out_stack2(instr_p);cout<<endl;} int goto_char(status*status_p,symbol_instr*instr_p){char x;int y,z;x=get_top(instr_p);y=get_top(status_p);z=get_index_char(x);return table[y][z];}
void action(status*status_p,symbol_instr*symbol_p,symbol_instr*instr_p)
{int i,j,x;char a;i=goto_char(status_p,instr_p);if(i==-1)cout<<"归约出错!\n";if(i==12)cout<<"归约成功!\n";if(i>=0&&i<=11){push(status_p,i);a=pop(instr_p);push(symbol_p,a);print(status_p,symbol_p,instr_p);action(status_p,symbol_p,instr_p);}if(i>=21&&i<=26){x=r[i-21].y;for(j=0;j<x;j++){pop(status_p);pop(symbol_p);}push(instr_p,r[i-21].x);action(status_p,symbol_p,instr_p);}
}int main()
{char x;status*status_p;//状态栈 symbol_instr*symbol_p,*instr_p;//符号栈、输入串/*分配长度为sizeof(ststus)字节的内存块 如果分配成功则返回指向被分配内存的指针，否则返回空指针NULL。 当内存不再使用时，应使用free()函数将内存块释放。*/status_p=(status*)malloc(sizeof(status));symbol_p=(symbol_instr*)malloc(sizeof(symbol_instr));instr_p=(symbol_instr*)malloc(sizeof(symbol_instr));init_stack(status_p);init_stack(symbol_p);init_stack(instr_p);push(status_p,0);//为状态栈送入初始状态 0 push(symbol_p,'#');//为符号栈送入栈底符号 # cout<<"请输入要归约的输入串，以'#'字符结束！\n"; do{x=getchar();if(x!=' '||x!='\t'||x!='\n')//当输入字符不为空格、回车、制符表时，存入栈中 push(symbol_p,x);}while(x!='#');while(symbol_p->top!=0)//当栈不为空时 {x=pop(symbol_p);//从符号栈读取 push(instr_p,x);//送入输入串 }cout<<"\n\n";cout<<"\n状态栈              符号栈                输入串\n";print(status_p,symbol_p,instr_p);action(status_p,symbol_p,instr_p);return 0;
}

运行结果：

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