一、實驗目的
通過做上機題加深對編譯器構造原理和方法的理解，鞏固所學知識。
<1> 會用正規式和產生式設計簡單語言的語法；
<2> 會用遞歸下降子程序編寫編譯器或解釋器；
<3> 會寫上機報告。
二、實驗環境
Dev C++ 5.11
三、題目及要求
為函數繪圖語言編寫一個解釋器，解釋器接受用繪圖語言編寫的源程序，經語法和語義分析之后，將源程序所規定的圖形顯示在顯示屏（或窗口）中。通過自己動手編寫解釋器，掌握語言翻譯特別是語言識別的基本方法。
四、實驗內容
1、詞法分析器的構造
步驟：正規式－NFA－DFA－最小DFA－編寫程序－測試
1.1 記號的設計
<1> 詞法分析器的三個任務：
1．濾掉源程序中的無用成分；
2．輸出記號供語法分析器使用；
3．識別非法輸入，並將其標記為“出錯記號”。
<2> 記號的組成：記號的類別和屬性。
<3> 記號的數據結構：
struct Token // 記號的數據結構
{ Token_Type type; // 類別
char * lexeme; // 屬性，原始輸入的字符串
double value; // 屬性，若記號是常數則是常數的值
double (* FuncPtr)(double);
// 屬性，若記號是函數則是函數指針
};
<4> 函數繪圖語言中記號的分類與表示
enum Token_Type // 記號的類別，共22個
{ ORIGIN, SCALE, ROT, IS, // 保留字（一字一碼）
TO, STEP, DRAW,FOR, FROM, // 保留字
T, // 參數
SEMICO, L_BRACKET, R_BRACKET, COMMA,// 分隔符
PLUS, MINUS, MUL, DIV, POWER, // 運算符
FUNC, // 函數（調用）
CONST_ID, // 常數
NONTOKEN, // 空記號（源程序結束）
ERRTOKEN // 出錯記號（非法輸入）
};
1.2 模式的正規式表示
1.3 區分記號的符號表
2、語法分析器的構造
2.1 語法分析器的任務：分析語言的結構
（1）為句子（表達式）構造語法樹；
（2）檢查程序（語句）中的語法錯誤。
2.2 主要工作：
（1）設計函數繪圖語言的文法，使其適合遞歸下降分析；
（2）設計語法樹的節點，用於存放表達式的語法樹；
（3）設計遞歸下降子程序，分析句子並構造表達式的語法樹；
（4）設計測試程序和測試用例，檢驗分析器是否正確。
2.3 函數繪圖語言的文法
<1> 文法
Program → ε| Program Statement SEMICO
Statement → OriginStatment | ScaleStatment
| RotStatment | ForStatment
OriginStatment → ORIGIN IS
L_BRACKET Expression COMMA Expression R_BRACKET
ScaleStatment → SCALE IS
L_BRACKET Expression COMMA Expression R_BRACKET
RotStatment → ROT IS Expression
<2> 改寫文法為無二義文法
<3> 消除左遞歸和提取左因子
消除program產生式的左遞歸
Program → Program Statement SEMICO |ε
Program → ε Program’
Program’ → Statement SEMICO Program’|ε
Program → Statement SEMICO Program |ε
<4> 改寫左結合的產生式為EBNF形式（避免子程序調用）
改寫為EBNF形式，以減少不必要的子程序調用。
Program → { Statement SEMICO }的子程序：
void Program()
{ while (token != NONTOKEN)
{ Statement(); MathchToken(SEMICO); }
}
3、語法制導翻譯繪制圖形
3.1 繪圖語言的語義
（1）表達式值的計算：深度優先后序遍歷語法樹
（2）圖形的繪制：畫出每個坐標點
3.2 繪圖所需的語義處理：
（1）從origin、rot和scale中得到坐標變換所需的信息；
（2）for_draw語句根據t的每一個值進行如下處理：
計算被繪制點的橫、縱坐標值；
根據坐標變換信息進行坐標變換，得到實際坐標；
根據點的實際坐標畫出該點。
3.3 語法制導翻譯的基本步驟
（1）為文法符號設計屬性；
（2）設計語義規則中所需的輔助函數；
（3）為產生式設計語義規則。
3.4 語義函數的設計
<1> 全程變量：
double Parameter=0; // 為參數T分配的變量
double Origin_x=0.0, Origin_y=0.0;// 用於記錄平移距離
double Rot_ang=0.0; // 用於記錄旋轉角度
double Scale_x=1, Scale_y=1; // 用於記錄比例因子
<2> 輔助語義函數
a) 計算表達式的值：深度優先后序遍歷語法樹
double GetExprValue(struct ExprNode * root);
b) 計算點的坐標值：首先獲取坐標值，然后進行坐標變換
static void CalcCoord( struct ExprNode * x_nptr,
struct ExprNode * y_nptr,
double &x_val,
double &y_val);
c) 繪制一個點(與環境有關):
void DrawPixel(unsigned long x, unsigned long y);
d) 循環繪制所有的點：
void DrawLoop( double Start,
double End,
double Step,
struct ExprNode * HorPtr,
struct ExprNode * VerPtr);
4、解釋器的源程序組織（看實際環境）
一、心得體會
C++對C的發展不僅是提供了對面向對象方法的支持，還擴展了常量定義、類屬機制、異常處理，等等；靈活利用C++提供的機制可提高程序的可讀性與可維護性；低層次的語言支持機制，可以給程序員以更大的靈活性，並產生更高效的目標代碼；
通過編譯原理的實驗，在自已動手體驗的情況下，我們更加透徹地理解了詞法分析的過程以及該算法。對於以后由模型向程序代碼的轉化能力上，有了很大的鍛煉。我們會更加專心的研究計算機知識，不斷將現實中遇到的實際問題，向程序方面轉變，做到靈活運用所學知識。