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
10
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;
}