深入浅出编译原理-5-一个简单语法分析器的C语言实现

引言

前面已经介绍了编译器的预处理，词法分析，词法分析器的实现，也在其中说到了语法分析的任务和过程。

语法分析的输入是词法单元序列，然后根据语言的文法表示（展开式），利用有限状态机理论，生成抽象语法树，然后遍历得到中间代码，即，三地址码。本节就以一个实验的方式，来看一下，语法分析器的内在实现机制。



5.1实验描述

编制一个递归下降分析程序，实现对词法分析程序所提供的单词序列的语法检查和结构分析。

利用C语言编制递归下降分析程序，并对简单语言进行语法分析。

5.1.1 待分析的简单语言的语法

用扩充的BNF表示如下：

⑴<程序>：：=begin<语句串>end

⑵<语句串>：：=<语句>{；<语句>}

⑶<语句>：：=<赋值语句>

⑷<赋值语句>：：=ID：=<表达式>

⑸<表达式>：：=<项>{+<项>
| -<项>}

⑹<项>：：=<因子>{*<因子>
| /<因子>

⑺<因子>：：=ID | NUM |
（<表达式>）

5.1..2 实验要求说明

输入单词串，以“#”结束，如果是文法正确的句子，则输出成功信息，打印“success”，否则输出“error”。

例如：

输入 begin a:=9; x:=2*3; b:=a+x end #

输出 success！

输入 x:=a+b*c end #

输出 error



5.2 C语言代码实现

核心思想就是，从开始状态开始，按照文法展开式，逐级进行状态分析，直到分析完毕，如果在此期间出现状态不匹配，即语法错误，停止分析。当然在实际的语法分析器要有错误恢复机制，以发现其他的语法错误。即，一次报告多个语法错误。这里需要说明的是，要想实现语法分析，必须先有词法分析，所以，这段代码包含了上一节的内容，词法分析部分。

#include "stdio.h"
#include "string.h"

char prog[100],token[8],ch;
char *rwtab[6]={"begin","if","then","while","do","end"};
int syn,p,m,n,sum;
int kk;

void factor(void);
void expression(void);
void yucu(void);
void term(void);
void statement(void);
void lrparser(void);
void scaner(void);

int main(void)
{
	p=kk=0;
	printf("\nplease input a string (end with '#'): \n");

	do
	{
		scanf("%c",&ch);
		prog[p++]=ch;
	}while(ch!='#');

	p=0;
	scaner();
	lrparser();
	//getch();
}

void lrparser(void)
{
	if(syn==1)
	{ 
		scaner();       /*读下一个单词符号*/
		yucu();     /*调用yucu()函数；*/

		if(syn==6)
		{
			scaner();
			if((syn==0)&&(kk==0))
			printf("success!\n");
		}
		else
		{
			if(kk!=1) printf("the string haven't got a 'end'!\n");
			kk=1;
		}
	}
	else
	{ 
		printf("haven't got a 'begin'!\n");
		kk=1;
	}
	
	return;
}

void yucu(void)
{ 
	statement();         /*调用函数statement();*/

	while(syn==26)
	{
		scaner();          /*读下一个单词符号*/
		if(syn!=6) 
			statement();         /*调用函数statement();*/
	} 
	
	return;
}

void statement(void)
{
	if(syn==10)
	{
		scaner();        /*读下一个单词符号*/
		if(syn==18)
		{
			scaner();      /*读下一个单词符号*/
			expression();      /*调用函数statement();*/
		}
		else
		{
			printf("the sing ':=' is wrong!\n");
			kk=1;
		}
	}
	else
	{ 
		printf("wrong sentence!\n");
		kk=1;
	}
	
	return;
}

void expression(void)
{
	term();

  	while((syn==13)||(syn==14))
    {
    	scaner();             /*读下一个单词符号*/
      	term();               /*调用函数term();*/
    }
	
 	return;
}

void term(void)
{ 
	factor();

  	while((syn==15)||(syn==16))
    { 
    	scaner();             /*读下一个单词符号*/
      	factor();              /*调用函数factor(); */
    }
	
	return;
}

void factor(void)
{ 
	if((syn==10)||(syn==11))
	{
		scaner();
	}
  	else if(syn==27)
    { 
    	scaner();           /*读下一个单词符号*/
     	expression();        /*调用函数statement();*/

		if(syn==28)
		{
			scaner();          /*读下一个单词符号*/
		}
      	else 
	  	{
	  		printf("the error on '('\n");
      		kk=1;
     	}
    }
  	else
	{ 
		printf("the expression error!\n");
  		kk=1;
    }
	
  	return;
}
void scaner(void)
{
	sum=0;

	for(m=0;m<8;m++)
		token[m++]=NULL;
	
	m=0;
	ch=prog[p++];
	
	while(ch==' ')
		ch=prog[p++];
	
	if(((ch<='z')&&(ch>='a'))||((ch<='Z')&&(ch>='A')))
	{ 
		while(((ch<='z')&&(ch>='a'))||((ch<='Z')&&(ch>='A'))||((ch>='0')&&(ch<='9')))
		{
			token[m++]=ch;
			ch=prog[p++];
		}
		p--;
		syn=10;
		token[m++]='\0';
		for(n=0;n<6;n++)
		if(strcmp(token,rwtab
)==0)
		{
			syn=n+1;
			break;
		}
	}
	else if((ch>='0')&&(ch<='9'))
	{
		while((ch>='0')&&(ch<='9'))
		{ 
			sum=sum*10+ch-'0';
			ch=prog[p++];
		}
		p--;
		syn=11;
	}
	else
	switch(ch)
	{
		case '<':
			m=0;
			ch=prog[p++];
			if(ch=='>')
			{ 
				syn=21;
			}
			else if(ch=='=')
			{ 
				syn=22;
			}
			else
			{ 
				syn=20;
				p--;
			}
		break;
		
		case '>':
			m=0;
			ch=prog[p++];
			if(ch=='=')
			{ 
				syn=24;
			}
			else
			{
				syn=23;
				p--;
			}
		break;
		
		case ':':
			m=0;
			ch=prog[p++];
			if(ch=='=')
			{
				syn=18;
			}
			else
			{
				syn=17;
				p--;
			}
			break;
			
		case '+':
			syn=13;
		break;
		
		case '-': 
			syn=14;
		break;
		
		case '*':
			syn=15;
		break;
		
		case '/': 
			syn=16;
		break;
		
		case '(': 
			syn=27;
		break;
		
		case ')': 
			syn=28;
		break;
		
		case '=':
			syn=25;
		break;
		
		case ';': 
			syn=26;
		break;
		
		case '#':
			syn=0;
		break;
		
		default:
			syn=-1;
		break;
	}
}

5.3小结

语法分析的核心工作就是：从开始状态开始，利用有限状态机理论，根据语言的文法展开式，进行状态分析，得到语法树。然后进而生成中间代码（三地址码），为后面的汇编做好准备。本小节的内容只是进行状态分析。但对理解语法分析器有很大帮助。代码的具体流程图，读者可自己画一下，其中味道，可意不可言......