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
)==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;
}