编译原理语法分析器实验报告

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第一部分语言语法规则

Mini语言包含程序设计所需要的最基本语言成分，包括

程序定义语句：以 program 开头 end 结尾，中间需要有 main（）函数
赋值语句：var 标识符 = 表达式；
算数表达式：包含 + - * / （）运算
逻辑表达式：包含 II && ！（）运算
if-else 语句：if （逻辑表达式或变量）begin 程序体 end else begin 程序体 end
while 循环语句：while（逻辑表达式或变量）begin 循环体 end
break 语句：break；

第二部分文法定义

简化后的单词编码表为

单词符号	编码	单词符号	编码
main	1	+	15
if	2	-	16
else	3	*	17
while	4	/	18
program	5	=	19
begin	6	&&	20
end	7	\|\|	21
var	8	!	22
break	9	==	23
true	10	整数常量表	24
false	11	浮点数常量表	25
(	12	标识符表	26
)	13
;	14

先有词法分析器将程序扫描一遍，得到Token串，例如main转为<1,->,if转为<2,->...!转为<22,->,特别的标识符，整数常量，浮点数常量有两个表分别转换为<23,i>.<24,i>,<25,i>.

但是在语法分析的文法中，为了方便理解，这里依然用main等字符串，而不是使用<1,->进行分析，其中标识符用id表示，整数常量用wholenum表示，浮点数用floatnum表示。

得到如下的上下文无关文法G（S），（小写表示终结符号，大写表示非终结符号）

S ->PROGRAM //PROGRAM为整个语法程序
PROGRAM -> program PROBODY end

//PROBODY为程序体
PROBODY -> main begin PROSTATEMENT end

//PROSTATEMENT为程序语句
PROSTATEMENT -> ASSIGNMENT PROSTATEMENT | CONDITION PROSTATEMENT | LOOP PROSTATEMENT | BREAK PROSTATEMENT | ε //ASSIGNMENT为赋值语句 COUNT 为算数表达式 LOGIC 为逻辑表达式 CONDITION 为if else 分支语句 LOOP 为while循环语句 BREAK 为break语句，用于跳出循环//
ASSIGNMENT -> var id = VALUE ;

//VAlUE 为赋值语句可以赋的值，id为变量，属于词法分析器中单词编码表中的标识符
VALUE -> id | COUNT | LOGIC
COUNT -> TF F -> +T | -T | ε T -> GH H -> *G | /G | ε G -> (COUNT) | wholenum | floatunm | id

//wholenum 为词法分析器中单词编码表中的整数，floatnum为词法分析器中词法编码表中的浮点数,整个算术运算符表达，每个算数单元可以是数字也可以是变量
LOGIC -> IJ J -> ||I | ==I | ε I -> KL L -> &&K |ε K -> !M | M M -> (LOGIC) | true | false | id

//这里是逻辑表达式，每个逻辑单元可以是true false 也可以是变量
CONDITION -> if (LOGIC) begin PROSTATEMENT end ELSE

//ELSE是else语句
ELSE -> begin PROSTATEMENT end | ε

//if else语句中，先进行逻辑语句的判读，然后进入程序语句，else是可空的
LOOP -> while (LOGIC) begin PROSTATEMENT end

//循环语句
BREAK -> break ;

//break跳出语句

第三部分语法分析算法

使用递归下降算法，结合词法分析器，用get_nexttoken();函数表示取到下一个token串，用w.nexttoken();表示w后面的token串，用Token数据结构表示token串,所有的终结符号都使用Token进行定义,由于这些字符原本就是c语言的关键字，所以为了区分，将所有Mini文法中的关键字在程序表达中都加上s，边界符使用S+所对应的数字表示，如‘（’用S12表示。

Token mains = new Token(1);
Token ifs = new Token(1);
Token elses = new Token(1);
Token whiles = new Token(1);
.
.
.
Token S12 = new Token(12);
Token S13 = new Token(13);
Token S14 = new Token(14);
Token S15 = new Token(15);
.
.
.
Token id = new Token(26);
Token wholenum = new Token(24);
Token floatnum = new Token(25);

get_nexttoken(w);从词法分析器中取下一个token串，存放在全局变量w中

每个非终结符号都是一个函数，如下所示

void PROGRAM （）{if(w==programs) {get_nexttoken(w);PROBODY();if(w==end){print("程序正确！")；}else{error(0);}}else error(0);
}

void PROBODY (){if(w==mains){get_nexttoken(w);if(w==begins){get_nexttoken(w);PROSTATEMENT();if(w==ends){get_nexttoken(w);}else error(1);}else error(1);}else error(1);
}

void PROSTATEMENT (){if(w==vars) { ASSIGNMEN();PROSTATEMENT ();}else if(w==ifs) {CONDITION();PROSTATEMENT ();}else if(w==whiles) {LOOP();PROSTATEMENT ();}else if(w==breaks) {BREAK();PROSTATEMENT ();}else if(w==ends);else error(2);
}

void ASSIGNMENT (){if(w==var){get_nexttoken(w);if(w==id){get_nexttoken(w);if(w==S19){get_nexttoken(w);VALUE();if(w==S14)get_nexttoken(w);else error(3);}else error(3);}else error(3);}else error(3);
}

void VALUE (){if(w==wholenum)  COUNT();else if(w==floatnum) COUNT();else if(w==trues) LOGIC();else if(w==falses) gLOGIC();else if(w==id&&w.nexttoken==S14) get_nexttoken(w);else if (!(w==id&&w.nexttoken==S14)||w==S12||w==id){if(w==S12&&w.nexttoken==id){if(w.nexttoken.nexttoken==(S15||S16||S17||S18){COUNT();}else if(w.nexttoken.nexttoken==(S20||S21||S23){LOGIC();}else error(4);}else if(w==S12&&(w.nexttoken==(wholenum||floatnum))){COUNT();}else if (w==S12&&(w.nexttoken==(true||false))){LOGIC();}else if(w==id&&(w.nexttoken==(S15||S16||S17||S18)){COUNT();}else if(w==id&&(w.nexttoken==S20||S21||S23)){LOGIC();}else error(4);}else error(4);
}

void COUNT(){T();F();
}
void F(){if(w==S15||w==S16){get_nexttoken(w);T();}}
void T(){G();H();
}
void H(){if(w==S17||w==S18){get_nettoken(w);G();}
}
void G(){if(w==S12){get_nexttoken(w);COUNT();if(w==S13){get_nexttoken(w);}else error(5);}else if(w==(wholenum||floatnum||id)){get_nexttoken(w);}else error(5);
}

void LOGIC(){I();J();
}
void J(){if(w==(S21||23)){get_nexttoken(w);I();}
}
void I(){K();L();
}
void L(){if(w==S20){get_nexttoken(w);K();}
}
void K(){if(w==!){get_nexttoken(w);M();}else{M();}
}
void M(){if(w==S11){get_nexttoken(w);LOGIC();if(w==S12){get_nexttoken(w);}else error(6);}else if(w==(trues||falses||id)){get_nexttoken(w);}else error(6);
}

void CONDITION(){if(w==ifs){get_nexttoken(w);if(w==S12){get_nexttoken(w);LOGIC();if(w==S13){get_nexttoken(w);if(w==begins){get_nexttoken(w);PROSTATEMNT();if(w==ends){get_nexttoken(w);ELSE();}else error(7);}else error(7);}else error(7);}else error(7);}else error(7);
}

void ELSE(){if(w==begins){get_nexttoken(w);PROSTATEMENT();if(w==ends){get_nexttoken(w);}else{error(7);}}
}

void LOOP(){if(w==whiles&&(w.nexttoken==S12)){get_nexttoken(w);get_nexttoken(w);LOGIC();if(w==begins){get_nexttoken(w);PROSTATEMENT();if(w==ends){get_nexttoken(w);}else error(8);}else error(8);}else error(8);
}

void BREAK(){if(w==breaks&&(w.nexttoken==S14)){get_nexttoken(w);get_nexttoken(w);}else{error(9);}
}

第四部分出错处理出口

程序出错时，其实w记录了出错所在的token串，只需用另一个变量记录token串所在整个程序的位置，在使用get_nettoken()取到下一个token串时，变量加一，就可以判断程序出错的位置。

错误函数	错误产生式	错误类型
error（0）	PROGRAM -> program PROBODY end	程序定义错误
error（1）	PROBODY -> main begin PROSTATEMENT end	程序体定义错误
error（2）	PROSTATEMENT -> ASSIGNMENT \| CONDITION \| LOOP \| BREAK \| ε	语句定义不合法
error（3）	ASSIGNMENT -> var id = VALUE ;	赋值语句格式错误
error（4）	VALUE -> id \| COUNT \| LOGIC	赋值语句右值不正确
error（5）	G -> (COUNT) \| wholenum \| floatunm \| id	算数表达式格式错误
error（6）	M -> (LOGIC) \| true \| false \| id	逻辑表达式格式错误
error（7）	CONDITION -> if (LOGIC) begin PROSTATEMENT end ELSE	条件语句错误
error（8）	LOOP -> while (LOGIC) begin PROSTATEMENT end	循环语句错误
error（9）	BREAK -> break ;	跳出语句错误

第五部分测试计划

测试用例中所包括的语法单位应该尽可能覆盖Mini语言的文法中的所有非终结符，包括程序定义、变量声明、if-else语句、赋值语句、条件语句、循环语句、跳出语句、算数表达式和逻辑表达式。

测试用例如下

program main begin var logic=true;var i=0;while(i<10)beginif(logic&&(!(!true)))begini=i+1;logic=!logic;endelsebeginlogic=!logic;endendend
end

测试结果，无错误！