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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：

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
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。
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

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-1write fact
end

测试结果：如下图所示。

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

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：

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一、实验说明

二、TINY+词法定义

2.1 关键字

2.2 操作符

2.3 分隔符

2.4 其他符号

三、程序说明

3.1 编译运行

3.2 数据定义

3.3 核心函数

3.4 主函数

四、测试效果

测试 1

测试 2

测试 3

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