C语言的词法分析器

词法分析器在扫描过程中，依次从源程序中取出源字符，根据图1的扫描过程状态转换图，当碰到终态时，即双圆圈的状态时就得到一个单词符号，此时可以根据第一个字符判断单词属于K，I，C，P中哪一个类，从而确定单词的“单词种别”和“单词自身的值”。 词法分析器，也称为扫描器，是编译器或者解释器的第一阶段，它的主要任务是从源代码中识别出有意义的、独立的元素，也就是单词符号。这些单词符号包括保留字、标识符、常数和界符等。在C语言的词法分析中，我们通常会将这些单词符号分为四类：保留字(K)、标识符(I)、常数(C)和界符(P)。 保留字是C语言中预定义的关键字，如"for"、"while"、"do"、"else"、"if"、"static"、"int"、"sizeof"、"break"和"continue"。它们在语言中有着特殊的含义，不能用作变量名或其他标识符。保留字的识别是通过预先定义好的表格来完成的。 标识符是程序员自定义的变量、函数或其他命名实体。它们可以由字母、数字和下划线组成，但不能以数字开头。在词法分析过程中，标识符的识别是动态的，随着源代码的扫描，新的标识符会被添加到标识符表中。 常数是指源代码中的数值，可以是整数或浮点数。它们会被识别并分类到常数表中。 界符是用于分隔和构成语法结构的特殊符号，如"+"、"-"、"*"、"/"、"<"、">"、"="、"!"、"=="、"("、")"、","、":"、";"、"{"、"}"等。它们在C语言中起到关键的语法作用。 词法分析器的工作原理可以用状态转换图来描述。这个图由一系列状态组成，每个状态对应源代码中的某个字符或字符组合。当扫描器从源程序中读取一个字符时，它会根据当前状态和字符来决定如何转移状态。双圆圈标记的状态代表终态，意味着一个单词符号被成功识别。例如，如果遇到双圆圈并发现第一个字符是字母，那么可以判断这是一个标识符，如果是数字则是常数，以此类推。 在C语言的词法分析实验中，学生可以选择C语言的一个子集，例如仅处理一部分保留字和界符，以简化实验。实验要求学生编写词法分析程序，能够识别出源代码中的单词符号，并将其分类存储到相应的表格中。实验完成后，需要提交完整的实验报告和在计算机上成功运行的源程序。 在实现词法分析器时，可以使用有限状态自动机(Finite State Automaton, FSA)的概念，创建一个状态转换表，根据源字符和当前状态进行状态转移。当遇到终态时，程序会输出单词的类型和对应的值，如("K", "for")表示识别到了保留字"for"。 算法大致如下： 1. 从源程序中顺序读取字符。 2. 根据字符和当前状态在状态转换图中找到下一个状态。 3. 如果到达终态，识别出一个单词符号，记录其类型和值。 4. 继续读取下一个字符，重复步骤2和3，直到源程序结束。 通过这个实验，学生可以深入理解词法分析的原理，掌握如何将源代码分解为有意义的单词符号，这对于理解编译器的工作机制至关重要。同时，这个过程也为后续的语法分析提供了基础。