扫描器设计与编程实现（扫描器的设计与实现）

NFA确定化算法设计与编程实现（NFA确定化（选做））

递归下降分析器设计与实现（预测分析方法设计与实现）

算符优先分析法设计与实现（算符优先分析程序设计实现）

一、实验目的

二、实验内容

三、实验过程与结果

实验代码

data.txt文件

代码运行截图

四、总结与体会

一、实验目的

通过设计、编制并调试一个具体的词法分析程序，加深对词法分析原理的理解。掌握在对程序设计语言源程序进行扫描过程中，将其分解为各类单词的词法分析方法。

理解词法分析在编译程序中的作用；加深对有穷自动机模型的理解；掌握词法分析程序的实现方法和技术。

二、实验内容

自定义一种程序设计语言，或者选择已有的一种高级语言，编制它的词法分析程序。词法分析程序的实现可以采用任何一种编程语言和编程工具。

设计词法分析程序，从输入的源程序中，识别出各个具有独立意义的单词，即关键字、标识符、常数、运算符、界符，并依次输出各个单词的内部编码及单词符号自身值（遇到错误时可显示“Error”，然后跳过错误部分继续显示）。

（软件、硬件）环境：

软件环境：Visual Studio Code、CodeBlocks 17.12 编写、调试并执行实验代码

硬件环境：“Windows 10教育版”计算机

三、实验过程与结果

修改课本P212表C.1，将其扩充为C语言的保留字表，如下所示：

char *rwtab[] = {"int", "long", "short", "float", "double", "char", "unsigned", "signed", "const", "void", "volatile", "enum", "struct", "union","if", "else", "goto", "switch", "case", "do", "while", "for", "continue", "break", "return", "default", "typedef","auto", "register", "extern", "static", "sizeof", "begin", "then", "end", "cout", "main", _KEY_WORD_END};

实验代码

参考P212附录C，编写源程序，实验代码如下所示：

/*需要的库和全局变量、函数及主程序*/
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <cstdlib>
#define _KEY_WORD_END "waiting for your expanding"using namespace std;typedef struct //词的结构，二元组形式（单词种别，单词自身的值）
{int typenum; //单词种别char *word;
} WORD;
char input[255];
char token[255] = "";
int p_input; //指针
int p_token;
char ch;
char *rwtab[] = {"int", "long", "short", "float", "double", "char", "unsigned", "signed", "const", "void", "volatile", "enum", "struct", "union","if", "else", "goto", "switch", "case", "do", "while", "for", "continue", "break", "return", "default", "typedef","auto", "register", "extern", "static", "sizeof", "begin", "then", "end", "cout", "main", _KEY_WORD_END};
WORD *scanner(); //扫描
int main()
{int over = 1;WORD *oneword = new WORD;//实现从文件读取代码段cout << "read something from data.txt" << endl;FILE *fp;if ((fp = freopen("data.txt", "r", stdin)) == NULL){printf("Not found file!\n");return 0;}else{while ((scanf("%[^#]s", &input)) != EOF){p_input = 0;printf("your words:\n%s\n", input);while (over < 1000 && over != -1){oneword = scanner();if (oneword->typenum < 1000){if (oneword->typenum != 999)cout << "[  " << oneword->typenum << "\t" << oneword->word << "  ]" << endl;}over = oneword->typenum;}scanf("%[^#]s", input);}}return 0;
}
//从输入缓冲区读取一个字符到ch中
char m_getch()
{ch = input[p_input];p_input++; // p_input = p_input + 1;return (ch);
}
//去掉空白符号
void getbc()
{while (ch == ' ' || ch == 10){ch = input[p_input];p_input++; // p_input = p_input + 1;}
}
//拼接单词
void concat()
{token[p_token] = ch;p_token++; // p_token = p_token + 1;token[p_token] = '\0';
}
//判断是否字母
int letter()
{if (ch >= 'a' && ch <= 'z' || ch >= 'A' && ch <= 'Z')return 1;elsereturn 0;
}
//判断是否数字
int digit()
{if (ch >= '0' && ch <= '9')return 1;elsereturn 0;
}//检索关键字表格
int reserve()
{int i = 0;while (strcmp(rwtab[i], _KEY_WORD_END)){if (!strcmp(rwtab[i], token))return i + 1;i++;}return 10; // 如果不是关键字，则返回种别码10
}
//回退一个字符
void retract()
{p_input--; // p_input = p_input - 1;
}//词法扫描程序
WORD *scanner()
{WORD *myword = new WORD;myword->typenum = 10; // 初始值myword->word = "";p_token = 0; //单词缓冲区指针m_getch();getbc(); //去掉空白if (letter()) //判断读取到的首字母是字母{//如intwhile (letter() || digit()){concat(); //连接m_getch();}retract();                   //回退一个字符myword->typenum = reserve(); //判断是否为关键字，返回种别码myword->word = token;return (myword);}else if (digit()) //判断读取到的单词首字符是数字{while (digit()) //所有数字连接起来{concat();m_getch();}retract();//数字单词种别码统一为20，单词自身的值为数字本身myword->typenum = 20;myword->word = token;return (myword);}elseswitch (ch){case '=':m_getch(); //首字符为=,再读取下一个字符判断if (ch == '='){myword->typenum = 39;myword->word = "==";return (myword);}retract(); //读取到的下个字符不是=，则要回退，直接输出=myword->typenum = 21;myword->word = "=";return (myword);break;case '+':myword->typenum = 22;myword->word = "+";return (myword);break;case '-':myword->typenum = 23;myword->word = "-";return (myword);break;case '/':          //读取到该符号之后，要判断下一个字符是什么符号，判断是否为注释m_getch();     //首字符为/,再读取下一个字符判断if (ch == '*') // 说明读取到的是注释{m_getch();while (ch != '*'){m_getch(); //注释没结束之前一直读取注释，但不输出if (ch == '*'){m_getch();if (ch == '/') //注释结束{myword->typenum = 999;myword->word = "注释";return (myword);break;}}}}else{retract(); //读取到的下个字符不是*，即不是注释，则要回退，直接输出/myword->typenum = 25;myword->word = "/";return (myword);break;}case '*':myword->typenum = 24;myword->word = "*";return (myword);break;case '(':myword->typenum = 26;myword->word = "(";return (myword);break;case ')':myword->typenum = 27;myword->word = ")";return (myword);break;case '[':myword->typenum = 28;myword->word = "[";return (myword);break;case ']':myword->typenum = 29;myword->word = "]";return (myword);break;case '{':myword->typenum = 30;myword->word = "{";return (myword);break;case '}':myword->typenum = 31;myword->word = "}";return (myword);break;case ',':myword->typenum = 32;myword->word = ",";return (myword);break;case ':':m_getch();if (ch == '='){myword->typenum = 18;myword->word = ":=";return (myword);break;}else{retract();myword->typenum = 33;myword->word = ":";return (myword);break;}case ';':myword->typenum = 34;myword->word = ";";return (myword);break;case '>':m_getch();if (ch == '='){myword->typenum = 37;myword->word = ">=";return (myword);break;}retract();myword->typenum = 35;myword->word = ">";return (myword);break;case '<':m_getch();if (ch == '='){myword->typenum = 38;myword->word = "<=";return (myword);break;}else if (ch == '<'){myword->typenum = 42;myword->word = "<<";return (myword);break;}else{retract();myword->typenum = 36;myword->word = "<";return (myword);}case '!':m_getch();if (ch == '='){myword->typenum = 40;myword->word = "!=";return (myword);break;}retract();myword->typenum = -1;myword->word = "ERROR";return (myword);break;case ' " ':myword->typenum = 41;myword->word = " \" ";return (myword);break;case '\0':myword->typenum = 1000;myword->word = "OVER";return (myword);break;case '#':myword->typenum = 0;myword->word = "#";return (myword);break;default:myword->typenum = -1;myword->word = "ERROR";return (myword);break;}
}

data.txt文件

int main()
{int a = 1, b = 2;b / a;/*测试注释和除号*/b > a;cout << "lwx！！！" << endl;return 0;
}

data.txt 文件截图：

代码运行截图

词法分析器，实验运行截图：

四、总结与体会

此次实验，参照课本编写了扫描器的设计，并将其实现。实验过程中，遇到了诸多困难，但都一一解决，加深了我对课本概念的理解，收获甚多。

使用文件操作的方式，从data.txt文件中读入要分析的程序，C语言中的文件操作并不难以实现，使用文件操作可以提升用户的体验感。编程时，将各个基本功能用函数来实现，使得程序的条理性增强了；全局变量的使用也使得数据在函数间的传递更加方便。

本次实验结合书本上的理论知识，我进一步了解词法分析程序构造的一些细节。在实验中，发现了自身的许多不足，课下我会多加努力。

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