基于C语言的词法分析实验

布满荆棘的人生 2024-04-07 14:35 90阅读 0赞

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## 编译原理 词法分析实验 ##

### 一、实验说明 ###

词法分析程序实验：

1.  实验目的：通过扩充已有的样例语言TINY语言的词法分析程序，为扩展TINY语言TINY＋构造词法分析程序，从而掌握词法分析程序的构造方法
2.  实验内容：了解样例语言TINY及TINY编译器的实现，了解扩展TINY语言TINY＋，用C语言在已有的TINY词法分析器基础上扩展，构造TINY＋的词法分析程序。
3.  实验要求：将TINY＋源程序翻译成对应的TOKEN序列，并能检查一定的词法错误。

提交源程序和可运行程序。

### 二、TINY+词法定义 ###

> 来源：同学在作业连接下分享的文件

![在这里插入图片描述][bf3b50cb2b99444da9653bee0d9751df.png]

#### 2.1 关键字 ####

关键字包括：（小写）

`or`, `and`, `int`, `bool`, `char`, `while`, `do`, `true`, `false`

`if`, `then`, `else`, `end`, `repeat`, `until`, `read`, `write`

#### 2.2 操作符 ####

操作符包括：

`>`, `<=`, `>=`, `<`, `=`

`,`, `'`, `{`, `}`, `;`, `:=`

`(`,`)`, `+`, `-`, `*`, `/`

#### 2.3 分隔符 ####

空格符包括：``, `\t`, `\n`，在词法分析后不被保留。

#### 2.4 其他符号 ####

其他符号有四种，他们的正则定义如下：

*  标识符 `ID`：`letter(letter|digit)*`
 *  数字 `NUM`：`digit digit*`
 *  字符串 `STRING`：`'any char except ' '`（不能跨行定义）
 *  注释：`{...}`（用花括号标注，可以跨行定义）

### 三、程序说明 ###

#### 3.1 编译运行 ####

*  Windows下运行
    
        gcc la.c -o la.exe
        a.exe
 *  测试文件位于`\test`文件夹

#### 3.2 数据定义 ####

*  程序中定义的 TOKEN 类型
    
        // Keyword tokens                   // |-18 Keywords-----------|
            KEY_OR, KEY_AND, KEY_NOT,           // | or    | and   | not   |    
            KEY_INT, KEY_BOOL, KEY_CHAR,        // | int   | bool  | char  |    
            KEY_WHILE, KEY_DO,                  // | while | do    |       |    
            KEY_IF, KEY_THEN, KEY_ELSE,         // | if    | then  | else  |    
            KEY_END, KEY_REPEAT, KEY_UNTIL,     // | end   | repeat| until |    
            KEY_READ, KEY_WRITE,                // | read  | write |       | 
            KEY_TRUE, KEY_FALSE,                // | true  | false |       | 
        
            // Operator tokens                  // |-17 Operators-|
            OP_G, OP_L, OP_ASSIGN,              // | >  | <  | := |  
            OP_GE, OP_LE, OP_EQ,                // | >= | <= | =  |
            OP_COMMA, OP_QUOTA, OP_SEMI,        // | ,  | '  | ;  |
            OP_LPAREN, OP_RPAREN,               // | (  | )  |    |
            OP_LBRACE, OP_RBRACE,               // | {  | }  |    |
            OP_ADD, OP_SUB,                     // | +  | -  |    |
            OP_MUL, OP_DIV,                     // | *  | /  |    |
        
            // Other tokens     // |-Each NF--------------------|-Example-|
            ID,                 // | letter(letter|digit)*      | c1      |
            NUM,                // | digit digit*               | 123     |
            STRING,             // | ' any character except' '  | 'hi!'   |
            NONE,               // |                            | 1c      |
            ANNO                // | { any character }          | {hi}    |
        };
    
    并提供相关函数获取TOKEN\_TYPE，其字符串形式
    
        char* getTokenName(enum TOKEN_TYPE i);
        enum TOKEN_TYPE getTokenType(char *token);
 *  以下是词法分析有关数据结构
    
        typedef struct TOKEN{
              			// TOKEN 二元组
            enum TOKEN_TYPE type;		// 词素
            char info[SIZE_2];			// 含义
        }TOKEN;
        
        FILE* file;						// 待分析文件的指针
        TOKEN file_tokens[SIZE_1];		// 保存词法分析结果
        int file_tokens_num;			// 分析的TOKEN总数
        
        int current_row;				// 当前扫描位置（行数）
        int current_col;				// 当前扫描位置（列数）
        char current_word[SIZE_2];		// 当前扫描得到的单词
        int current_word_ptr;			// 当前扫描单词的长度
        enum TOKEN_TYPE current_type;	// 当前的预测TOKEN类型
        int operator_flag = 0;			// 操作符标记
        
        int error;						// 词法分析错误处

#### 3.3 核心函数 ####

/**
     * 初始化：为所有用到的变量（@line 136- 147）赋初始值，若文件无啊打开，提示报错。
     * @param file_path
     * @return 1 if the file is opened successfully, otherwise 0. 
     */
    int la_initial(char file_path[]);
    
    /**
     * 根据当前的 current_word 和 current_type 生成 Tokens 并保存在 file_tokens 中。
     */
    void la_make_token();
    
    /**
     * 输出词法编译结果：显示出错原因和出错位置（几行几列）
     * @param message 出错信息
     * @param row 出错位置（行数）
     * @param col 出错位置（列数）
     */
    void la_show_error(const char* message, int row, int col);
    
    /**
     * 在扫描新的一行时进行预处理
     */
    void la_update_line();
    
    /**
     * 根据下一个字符 c 来更新 current_word 和 current_type。
     * @param c lookahead symbol
     */
    void la_update_word(char c);
    
    /**
     * 词法分析入口：执行文件字符扫描和词法分析，在出现错误时或读完程序时终止
     */
    void la_start();

#### 3.4 主函数 ####

*  用户可以输入文件地址，每次输入一个文件路径，程序读取文件内容并作语法分析，将词法分析结果直接输出。
 *  核心部分代码：
    
        if(la_initial(file_path)){
              	// 1、初始化，若成功则进入词法分析
            la_start();				// 2、执行词法分析
            if(error == 0)			// 3、若没有错误出现
            	la_show_result();	// 4、则输出TOKEN序列
        }

### 四、测试效果 ###

#### 测试 1 ####

*  测试一段普通的TINY+程序的词法分析结果
    
        char str;
        int x, fact;
        str:= 'sample program in TINY+ language';
        read x;
        if x > 0 and x < 100 then { don't do it }
        	fact:=1;
        	while x > 0 do 
        		fact:=fact*x;
        		x:=x-1
        	write fact
        end
 *  测试结果：如下图所示。

![在这里插入图片描述][c75225902c3a4c638505b1dbe00f7508.png]  
![在这里插入图片描述][e826ab5b55f442d7b96bcfd1d5fb31df.png]

#### 测试 2 ####

*  测试内容：测试所有关键字和运算符，并给出几个比较特殊的嵌套例子：`{cc'oo'o}`、`'cco{}coc'`

true false or and not
    int	bool char while do
    if then else end repeat
    until read write , ;
    := + - * /
    ( )	< = >
    <= >= a2c 123 'EFG'
    {cc'oo'o} cco0 'cco{}coc'

*  测试结果：所有词都被正确识别并转化为Token

![在这里插入图片描述][8989aa2d20454aa78dd64d494a5fef30.png]

#### 测试 3 ####

*  测试内容：测试击中错误代码，分别保存在`t3.txt`，`t4.txt`，`t5.txt`，`t6.txt`中。
    
        $ hello
        123hello
        hello'
        hello}
    
    它们分别代表：非法字符输入、非法ID、字符串不完整、注释不完整。
 *  测试结果：

![在这里插入图片描述][307c949cbe534a0587d7d62e12764c4b.png]

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