【編譯原理實驗】詞法分析器程式設計
1. 實驗內容
設計、編制並除錯一個簡單語言CP(Compiler Principle)的詞法分析程式，加深對詞法分析原理的理解。
CP語言的詞法：
(1) 關鍵詞： begin end if then else for while do and or not
注意：所有關鍵詞都是小寫的。
(2) 識別符號ID，與標準C語言一致，即：以下劃線或字母開頭的字母數字下劃線組成的符號串。
(3)無符號整數NUM：數字串
(4)運算子和分界符： +、-、*、/、>、<、=、:=、>=、<=、<>、++、--、(、)、; 、 #
注意：:=表示賦值運算子、#表示註釋開始的部分，
(5)空白符包括空格、製表符和換行符，用於分割ID、NUM、運算子、分界符和關鍵詞，詞法分析階段要忽略空白符。
2. 實驗要求
(1) 給出各類單詞符號的分類編碼。
(2) 詞法分析程式應該能發現輸入串中的錯誤。
(3) 詞法分析作為單獨一遍，將詞法分析程式輸出的二元式序列儲存為中間檔案形式。
3. 設計思路
先給各類單詞符號編碼（見下圖），以文件的形式輸入將要識別的符號串，並將其存放在一個數組中，從前往後，每次根據識別到的第一個字元X做出如下操作：
(1)X為空白符：跳過X繼續往下判斷。
(2)X為註釋符：識別註釋符#，跳過其後的字元直到跳過換行符結束。
(3)X為數字符：記錄此字元及其後面的字元直到遇到一個非數字符，若該非數字符為空白符、運算子或分界符，則將記錄的這一段識別為數字串；否則，繼續往後記錄直到遇到空白符、運算子或分界符，並將記錄的這一段識別為錯誤單詞。
(4)X為運算子：判斷X和其後的一個字元是否能組成運算子，若能則將X和其後的字元組合識別成運算子，否則直接識別X為運算子。
(5)X為字母符或下劃線：記錄此字元及其後面的字元直到遇到空白符、運算子或分界符，若記錄的符號串能匹配到關鍵詞，則將其識別為關鍵詞，否則將其識別為識別符號。
(6)X為其他符：識別為錯誤輸入。
重複上述操作直到識別完整個輸入串。
4. 程式結構
(1)主要資料結構：
字元陣列：用於記錄輸入串。
map容器：記錄各類單詞符號及其編碼，方便後續查詢。
string型別變數：用於記錄中間單詞，方便處理。
(2)函式定義：
void map_init()：初始化map容器，存入各類單詞及其編碼。
int check_num(char a)：檢測字元a是否是數字符。
int check_letter(char a)：檢測字元a是否是字母符或下劃線。
int check_devide(char a)：檢測字元a是否是空白符、運算子、分節符或註釋符。
int main()：主體程式。
(3)演算法流程：
5. 實驗程式碼
#include<bits/stdc++.h> using namespace std; char ch[200]; map<string,int> mp; void map_init()//放入所有單詞及編號 { mp["begin"]=0;mp["end"]=1;mp["if"]=2; mp["then"]=3;mp["else"]=4;mp["for"]=5; mp["while"]=6;mp["do"]=7;mp["and"]=8; mp["or"]=9;mp["not"]=10;mp["+"]=11; mp["-"]=12;mp["*"]=13;mp["/"]=14; mp[">"]=15;mp["<"]=16;mp["="]=17; mp[":="]=18;mp[">="]=19;mp["<="]=20; mp["<>"]=21;mp["++"]=22;mp["--"]=23; mp["("]=24;mp[")"]=25;mp[";"]=26; mp["#"]=27; } int check_num(char a)//檢查是否是數字 { if(a>='0'&&a<='9') return 1; else return 0; } int check_letter(char a)//檢查是否是字母 { if((a>='a'&&a<='z')||(a>='A'&&a<='Z')||(a=='_')) return 1; else return 0; } int check_devide(char a)//檢測是否是運算子或分隔符 { if(a=='\n'||a=='\t'||a==' '||a=='+'||a=='-'||a=='*'|| a=='/'||a=='>'||a=='<'||a=='='||a==':'||a=='('|| a==')'||a==';'||a=='#') { return 1; } else return 0; } int main() { FILE *fp; fp=fopen("test8.txt","r"); if(fp==NULL) { cout<<"Open Error"; exit(1); } ofstream ofs; ofs.open("result8.txt",ios::out); int len=0; while(fscanf(fp,"%c",&ch[len])!=EOF) len++; fclose(fp); string temp=""; map_init(); for(int i=0;i<len;i++) { temp=""; if(ch[i]=='\n'||ch[i]=='\t'||ch[i]==' ') continue; //跳過換行符、製表符和空格 else if(ch[i]=='#') //跳過註釋 { cout<<"<#,27>"<<endl; ofs<<"<#,27>"<<endl; while(ch[i]!='\n') i++; } else if(check_num(ch[i])) //檢測數字串 { while(check_num(ch[i])) { temp+=ch[i]; i++; } if(check_devide(ch[i])||i>=len)//處理到分隔符或結尾 { cout<<'<'<<temp<<','<<"29"<<'>'<<endl; ofs<<'<'<<temp<<','<<"29"<<'>'<<endl; i--;//不跳過當前字元 } else { while(!check_devide(ch[i]))//跳到下一個開始位置 { temp+=ch[i]; i++; } cout<<"Error:"<<temp<<endl; ofs<<"Error:"<<temp<<endl; i--; } } else if(check_devide(ch[i]))//檢測運算子 { temp+=ch[i]; map<string,int>::iterator iter=mp.find(temp); if(check_devide(ch[i+1])) { string temp1=temp+ch[i+1]; map<string,int>::iterator iter1=mp.find(temp1); if(iter1!=mp.end()) { cout<<'<'<<temp1<<','<<iter1->second<<'>'<<endl; ofs<<'<'<<temp1<<','<<iter1->second<<'>'<<endl; i++; } else { cout<<'<'<<temp<<','<<iter->second<<'>'<<endl; ofs<<'<'<<temp<<','<<iter->second<<'>'<<endl; } } else { ofs<<'<'<<temp<<','<<iter->second<<'>'<<endl; cout<<'<'<<temp<<','<<iter->second<<'>'<<endl; } } else if(check_letter(ch[i]))//檢測識別符號或關鍵字 { while(!check_devide(ch[i])&&i<len) { temp+=ch[i]; i++; } i--; map<string,int>::iterator iter=mp.find(temp); if(iter!=mp.end()) { cout<<'<'<<temp<<','<<iter->second<<'>'<<endl; ofs<<'<'<<temp<<','<<iter->second<<'>'<<endl; } else { cout<<'<'<<temp<<','<<"28"<<'>'<<endl; ofs<<'<'<<temp<<','<<"28"<<'>'<<endl; } } else { cout<<"Error:undefined"<<endl; ofs<<"Error:undefined"<<endl; } } ofs.close(); return 0; }