编译原理——语法分析（递归下降）

1 实验目的

理解和掌握算术表达式的文法构造，熟悉常用的语法分析方法。

2 实验内容

根据Sample语言的语法规则判定输入的一串单词能否构成一个正确的算术表达式。

3 实验方案

3.1方案描述

递归下降所需要的文法如表1，大概流程图如图1。

表1 递归下降所需文法表

类型

文法构造

表达式

算术

<表达式>→

<算术表达式>|<关系表达式><布尔表达式>

<算术表达式>→<项><算术表达式’>

<算术表达式’>→+<项><算术表达式’>|-<项><算数表达式’>|ε

<项>→<因子><项’>

<项’>→*<因子><项’>|/<因子><项’>|%<因子><项’>|ε

<因子>→(<算术表达式>)|<值>|<标识符>|<函数调用>

布尔

<布尔表达式>→ <布尔项>||<布尔表达式> | <布尔项>

<布尔项>→<布尔因子>&&<布尔项>|<布尔因子>

<布尔因子>→ <算术表达式>|<关系表达式>|!<布尔表达式>

关系

<关系表达式>→<算术表达式><关系运算符><算术表达式>

<关系运算符>→>|>=|<|<=|==|!=

声明

语句

变量

<声明>→<函数声明><声明> |<变量定义><声明> |ε

<变量定义>→<返回值> <标识符> <初值>;

<初值>→=<值>| ε;

函数

<函数声明>→<返回值> <标识符> (<形参列表>) ;

<参数列表>→<变量类型> <标识符> <参数列表 0>|ε

<参数列表’>→,<参数列表>|ε

<形参列表>→<变量类型> <形参列表’>|ε

<形参列表’>→,<形参列表>|ε

<变量类型>→int| float| char

执行语句

<赋值语句>→<标识符>= <表达式>;| <标识符>= <函数调用>;

<控制语句>→<if语句>|<for 语句>|< while 语句>| <do while 语句> |< return 语句>

<函数调用>→<标识符>(<实参列表>);

<循环退出>→< break>|< continue>

<实参列表>→<值> <实参列表’>|ε

<实参列表’>→，<实参列表>|ε

<值>→<整数值>|<浮点数值>|<字符值>

<表达式>→<算术表达式>|<关系表达式><布尔表达式>

< if语句>→if(<布尔表达式>)<程序段><else 语句>

<else语句>→else<程序段>|ε

<for语句>→for (<赋值语句> ;<布尔表达式> ; <赋值语句>)<程序段>

<while语句>→while( (布尔表达式)<程序段>

<dowhile语句→do<程序段>while(<布尔表达式>);

<return语句>→return <返回值> ;

<返回值>→<值>|ε

函数

定义

<函数定义>→<返回值><标识符> (<参数列表>) <程序段>

<返回值>→void |<变量类型>

程序

入口

<程序>→<声明> main() <程序段>

<程序段>→{<各种语句>}

图1 递归下降语法分析执行流程图

3.2方案分析

本实验采用递归下降的语法分析法，主要依靠文法，每个非终结符抽象为一个函数。

·递归下降优点：

（1）实现思想简单，程序结构和语法规则直接对应

（2）因为每一个过程表示一个非终结符号的处理，添加语义加工工作比较方便

·递归下降缺点：

（1）文法要求高，必须要LL(1)文法

（2）递归导致效率十分低下不利于大型程序的分析

4 实验测试

设计测试数据一共6组，如表2所示。

表2 测试数据

测试数据组数	测试数据	预期结果	实际结果
1		（1）对声明语句、表达式、函数定义、选择语句的语法判断。（2）无任何报错信息
2		函数定义、声明语句、while语句、dowhile语句的语法判断输出缺少’)’、缺少’while’、未知符号’}’的错误信息
3		函数定义、声明语句、赋值语句、FOR语句、控制语句的语法判断输出未知符号’,’、缺少’;’的错误信息
4		函数定义、声明语句、赋值语句、表达式、函数调用语句、控制语句的语法判断输出缺少’)’、缺少’;’的错误信息
5		对函数声明、函数定义等模块的处理无报错信息

5实验结论及分析

（1）本实验在词法分析识别出正确的单词符号串的基础上，能够对单词串进行算术表达式、布尔表达式、条件语句、循环语句等进行分析，判断读入的单词符号是否符合语言的语法规则，通过所有测试用例，同时进行语法检查和错误处理，为语义分析和代码生成做准备，其过程如图2。

图2 语法分析器

（2）递归下降分析法要求文法是LL(1)文法，有两种表达形式，文法表达式与状态转换图，其对比如表3。

表3 文法表达式与状态转换图对比

	文法表达式	状态转换图
表达形式	E →TE' E'→ +TE' \|ε T→ FT' T' →*FT' \|ε F →(E) \|i
非终结符	每个函数对应于文法的一个非终结符。	每个非终结符都对应一个状态转换图，边上的标记式终结符和非终结符。
代码形式	不断递归，若遇到不符的字符（无状态路径可走）就为错误信息

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测试数据组数	测试数据	预期结果	实际结果
1		（1）对声明语句、表达式、函数定义、选择语句的语法判断。（2）无任何报错信息
2		函数定义、声明语句、while语句、dowhile语句的语法判断输出缺少’)’、缺少’while’、未知符号’}’的错误信息
3		函数定义、声明语句、赋值语句、FOR语句、控制语句的语法判断输出未知符号’,’、缺少’;’的错误信息
4		函数定义、声明语句、赋值语句、表达式、函数调用语句、控制语句的语法判断输出缺少’)’、缺少’;’的错误信息
5		对函数声明、函数定义等模块的处理无报错信息

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