递归下降语法分析实验

一、实验目的

通过设计、开发一个高级语言的递归下降语法分析程序，实现
对词法分析程序所提供的单词序列进行语法检查和结构分析，加
深对相关课堂教学内容的理解，提高语法分析方法的实践能力。

二、实验要求

(1)理解语法分析在编译程序中的作用，以及它与词法分析程序的
关系；
(2)掌握递归下降语法分析方法的主要原理；
(3)理解递归下降分析法对文法的要求；
(4)熟练掌握Select集合的求解方法；
(5)熟练掌握文法变换方法（消除左递归和提取公因子）。

三、实验原理

递归下降分析法是语法分析中最易懂的一种方法，基本原理
是：对每个非终结符号（分别代表一个语法单位）按其产生式结
构构造相应语法分析子程序，以完成该非终结符号所对应的语法
单位的分析和识别任务。其中终结符号产生匹配命令，而非终结
符号则产生过程调用命令。因为文法可以递归，相应子程序也是
递归的，所以称这种方法为递归子程序下降法或递归下降法。其
中子程序的结构与产生式结构几乎是一致的。
《编译原理》实验指导书
假设一个文法中的非终结符号A 的全部产生式为
A��α1|α2|……|αn ，则必须满足以下条件才能保证可以唯一的选
择合适的产生式，才能采用递归下降分析法：
Select(A��αi)∩Select(A��αj)=Φ,其中i≠j
假设文法中有如下的产生式A��β1|β2|…|βn，则应按如下方法
编写语法分析子程序。

四、实验步骤

(1)根据S语言BNF形式的语法规则（见附件A），写出S语言的上下
文无关文法；
(2)求每个产生式的Select集：
procedure A( )
begin if token∈Select(A��β1) then θ(β1) else
if token∈Select(A��β2) then θ(β2) else
……
if token∈Select(A��βn) then θ(βn) else
error()
end
其中 βi =X1X2…Xn，θ(βi) =θ’(X1); θ’(X2);…; θ’(Xn)；如果
Xi∈VN，θ’(Xi)= Xi；如果Xi∈VT，θ’(Xi)= Match(Xi)；如果Xi= ε,
θ’(Xi) = skip（空语句）。
《编译原理》实验指导书
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Select(A��β)= First(β)，当 ε∉First(β)
= (First(β)-{ε})∪Follow(A)，当ε∈First(β)
(3)判断是否满足递归下降法分析条件，若不满足用消除左递归和
提取公因子等文法等价变换操作对文法进行变换，使其满足递
归下降法的要求；
(4)构造递归下降语法分析程序，对文法中的每个非终结符号按其
产生式结构产生相应的语法分析子程序,完成相应的识别任
务。其中终结符号产生匹配命令，非终结符号则产生调用命令。
实际的语法分析工作从调用主程序（开始符号S对应的程序）
开始，根据产生式递归调用各个分析子程序；
(5)撰写实验报告。

代码

#include<stdio.h>#include<string.h>#include<iostream>using namespace std;void Print();void Scanner();bool Statement();bool Condition();bool While_Statement();bool Expression();bool Item_expression();bool Factor();bool Conditional_statements();bool Assignment_statement();bool Compound_statements();int syn;//存放单词的类型int p;char ch;int sum;//用来保存数字的值 char program[200],token[10];char *rwtab[9]={"begin","if","then",                "else","while","do","Const"                ,"Var","end"};int m;              bool isDigital(char ch){    if(ch<='9'&&ch>='0')        return true;    else        return false;}bool isAlpha(char ch){    if(ch>='a'&&ch<='z'||ch>='A'&&ch<='Z')        return true;    else        return false;}void Scanner(){    int num=0;    for(m=0;m<10;m++)    {        token[m]='\0';    }    m=0;    ch=program[p++];    while(ch==' '||ch=='\n'||ch=='\t')    {        ch=program[p++];    }    if(isAlpha(ch)){        do{            token[m++]=ch;            ch=program[p++];        }while(isAlpha(ch)||isDigital(ch));        p--;        syn=10;        token[m++]='\0';        for(int n=0;n<=8;n++)        {            if(strcmp(token,rwtab[n])==0)            {                syn=n+1;                break;            }        }        return;    }    else if(isDigital(ch))    {        sum=0;        while(isDigital(ch))        {            sum=sum*10+ch-'0';            ch=program[p++];        }        p--;        syn=11;        if(isAlpha(ch))            syn=-1;        return;    }    else    {        token[0]=ch;        switch(ch)        {            case '<':ch=program[p++];                    if(ch=='>')                    {                        syn=22;                        token[1]=ch;                    }                    else if(ch=='=')                        {                            syn=18;                            token[1]=ch;                        }                    else{                        syn=19;                        p--;                    }                    break;            case '>':ch=program[p++];                    if(ch=='=')                    {                        syn=21;                        token[1]=ch;                    }                    else{                        syn=20;                        p--;                    }                               break;            case '=':ch=program[p++];                    if(ch=='=')                    {                        syn=17;                        token[1]=ch;                    }                    else{                        syn=16;                        p--;                    }                    break;            case '+':syn=12;break;            case '-':syn=13;break;            case '*':syn=14;break;            case '/':syn=15;break;            case ';':syn=23;break;            case '(':syn=24;break;            case ')':syn=25;break;            case ',':syn=26;break;            case '#':syn=0;break;            default:syn=-1;break;                           }        return;    }}bool Constan_Defined(){    if(syn==10)    {        cout<<"常量定义"<<token<<endl;        Scanner();        if(syn==16)        {            cout<<"等于"<<token<<endl;            Scanner();            if(syn==11)            {                cout<<"无符号整数"<<sum<<endl;                return true;            }            return false;        }        return false;    }    return false;}bool Constan_Description(){    Scanner();    if(syn==7)    {        cout<<"常量说明"<<token<<endl;        Scanner();         while(Constan_Defined())        {            Scanner();            if(syn==23)            {                cout<<"分号"<<token<<endl;                return true;            }            else if(syn==26)            {                cout<<"逗号"<<token<<endl;                Scanner();                continue;            }            cout<<"常量说明错误"<<endl;         }    }    else        return false;}bool  Variable_Defined(){    if(syn==10)    {        cout<<"变量定义"<<token<<endl;        return true;    }    else        return false;}bool Variable_Description(){    if(syn==10||syn==2||syn==5||syn==1||syn==0)    {        return true;    }    Scanner();    if(syn==8)    {        cout<<"变量说明"<<token<<endl;        Scanner();        while(Variable_Defined())        {            Scanner();            if(syn==23)            {                cout<<"分号"<<token<<endl;                 return true;            }            else if(syn==26)            {                cout<<"逗号"<<token<<endl;                Scanner();                continue;               }        }    }} bool Condition(){    cout<<"条件"<<endl;    Expression();    if(syn==17||syn==18||syn==19||syn==20||syn==21        ||syn==22)    {        cout<<"关系运算符"<<token<<endl;        Scanner();     }    else    {        cout<<"关系运算符错误"<<endl;        return false;    }    Expression();}bool Expression(){    cout<<"表达式"<<endl;    //Scanner();    do{        if(syn==12||syn==13)        {            cout<<"加法运算符"<<token<<endl;            Scanner();            Item_expression();        }        else        {            Item_expression();        }    }while(syn==12||syn==13);    return true;}bool Item_expression(){    cout<<"项"<<endl;    while(Factor())    {        //Scanner();        if(syn==14||syn==15)        {            cout<<"乘法运算符"<<token<<endl;            Scanner();         }         else{            return true;        }    }     return false;}bool Factor(){    cout<<"因子"<<endl;    //Scanner();    if(syn==10)    {        cout<<"标识符"<<token<<endl;        Scanner();//特殊         return true;    }    else if(syn==11)    {        cout<<"无符号数字"<<sum<<endl;        Scanner();        return true;    }    else if(syn==24)    {        cout<<"左括号"<<token<<endl;        Scanner();        Expression();        if(syn==25)        {            cout<<"右括号"<<token<<endl;            Scanner();            return true;         }        else        {            cout<<"没有），错误"<<endl;            return false;         }    }    else    {        cout<<"没有左括号"<<endl;        return false;    }    return false;}bool Assignment_statement(){    cout<<"赋值语句"<<endl;    cout<<"标识符"<<token<<endl;     Scanner();    if(syn==16)    {        cout<<"赋值语句="<<endl;        Scanner();        Expression();        return true;     }    else    {        cout<<"没有="<<endl;    }}bool Compound_statements(){    cout<<"复合语句"<<token<<endl;    Scanner();    while(Statement())    {        if(syn==23)        {            cout<<"复合语句中的分割符"<<token<<endl;            Scanner();            if(syn==9)  {                //cout<<"复合语句"<<token<<endl;                break;             }        }    }    if(syn==9)    {        cout<<"复合语句"<<token<<endl;        Scanner();        return true;    }    else    {        cout<<"复合语句缺乏"<<endl;        return false;    }    if(syn==0)    {        cout<<"复合语句"<<token<<endl;    }}bool Conditional_statements(){    if(syn==2)    {        cout<<"条件语句if"<<endl;        Scanner();        Condition();        if(syn==3)        {            cout<<"then"<<endl;            Scanner();            Statement();            if(syn==4)            {                Scanner();                Statement();            }            else            {                return true;            }        }        else        {            cout<<"条件语句中缺少 then"<<endl;            return false;        }    }    else    {        return false;    }}bool While_Statement(){    cout<<"循环语句"<<token<<endl;    Scanner();        Condition();        if(syn==6)        {            cout<<"while循环的do"<<endl;            Scanner();            Statement();            return true;        }//      else //          return false;    else        return false;}bool Statement(){    if(syn==10)    {        Assignment_statement();        return true;        }    else if(syn==5)    {        While_Statement();         return true;    }    else if(syn==1)    {        Compound_statements();        return true;    }    else if(syn==2)    {        Conditional_statements();        return true;    }    else    {        return false;    }}int main(){    printf("输入语法分析串以#作为结束\n");    do    {        ch=getchar();        program[p++]=ch;    }while(ch!='#');    p=0;    cout<<"程序开始"<<endl;         Constan_Description();    Variable_Description();    do{        Scanner();        Statement();    }while(syn!=0);    cout<<"程序结束"<<endl;}