编译原理之词法分析



词法分析:

编译程序的第一步工作,编译程序的一部分。

核心作用,将字符序列转化为计算机的内部表示

读出字符序列,逐个拼出单词,并构造相应的内部表示。

检查词法错误

例如对于字符序列源文件,经过词法分析

if (position > 10) rate = 3.14 * initial;

则应该产生下面的内容

<$if,->,<$open,<$id,position>,<$gt,<$num,10>

<$close,rate>,<$eq,3.14>,<$mult,

<$id,initial><$semi,->

词法分析器的接口:

1,仅仅作为语法分析的子程序

read

call

Src词法分析语法分析

Char

Token

2 另一类作为编译器的独立一遍处理器

srcchar 词法分析 Token 语法分析

在这里我们讲述一下单词的含义:

单词:指的是语言中具有独立含义的最小单位。对于上面的程序语句而言。

if (position > 10) rate = 3.14 * initial;

这条语句,在词法分析的阶段我们考录3.14这个字符序列。我们可以有多种单词构成。例如

3.14 * initial这三个部分,当然这是表达式乘积,但是倘若我们再进一步的把3.14分为3 . 14

这样的划分方式就不太合理了。因为对于我们而言,3.14作为一个具有独立含义的单位,表示数字

一个程序中,单词可以分为下列几类:

保留字:-------whiledo

标识符:identifier a,b,class T

Word

常量:

true

10 A

1 运算符 + -* /

2 界限符 { }

特殊符号:

3 格式符 EOF

那么如何实现词法程序:

需求:

描述方式

算法正则表达式

单词的描述工具分为两种:

自动

字母表:。程序中所有可能出现的符号。A / - j 等等

符号串:符号组成的任意有穷序列

符号串的连接:

ɑ,β 分别为字母表组成的符号串,ɑ = abc β = def

则两者的连接为:ɑβ = abcdef

符号串的方幂

符号串集合的乘积

A B分别是两个符号串集合,其中A = {ab,cd},B = {ef,gh}

AB的的乘积还是一个集合{abef,abgh,cdef,cdgh}

而方幂则表示为

假如符号串集合为A = {a,b}

则A0={e},A1=A, A2=AA,…,An=AA… A

A3次方幂为AAA = (AA)A ={aa,ab,ba,bb}{a,b} = {aaa,aba,baa,bba,aab,abb,bab,bbb}

符号串的正闭包

A是符号串集合,则A+称为符号串集合A的正闭包

A+ = A+=A1A2A3 …An…

符号串集合的的星闭包

A* =A0A1A2A3 …An…=A0A+

正则表达式的定义:

为字母表,RE为定义在的正则表达式,则有

正则表达式对应的语义解释被称作正则集,正则集也是正则表达式所对应的语言。

在词法分析中,正则表达式是针对单词进行描述的,为此,我们要建立一种从正则表达式到字符串集合的映射关系。

使得正则表达式的语义解释描述成字符串的形式。

e,e1,e2上的正则表达式,则e所对应的正则集L(e)取值如下:

正则表达式的性质:

+ = * > . > |运算优先级

A | B = B | A

A | (B | C) = A ( B | C) |的可结合性

A|(BC) = (AB) | (AC) 连接的可分配性

A** = A* 幂的等价性

用正则表达式表示描述词法:

L= A|BC|D|……|a|b|……|z

D = 0|1|2|……|9 D1 = 1|2|3|……|9

标识符:(L|(L|D)*

常数: +|-|Φ|D1D*|0

实数: +|-|Φ|D1D*|0.D*

特殊符号:使用枚举

保留字: while | if | do|……

运算符: +|-|*|……

分界符: { | } | |……

控制符: \t \n

当然正则表达式不仅仅可以用于词法分析也可以在其它的地方使用,例如手机号码归属地,程序分析技术等等。

正则表达式的局限性:

正则表达式缺乏对对称性字符串的表达能力。

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