Compiler Principles Labs

项目背景

编译原理课程要求通过编程实践理解编译器的工作机制。本项目包含词法分析、语法分析和表达式计算器三个核心模块，覆盖了编译器前端的关键技术。

核心功能

• 词法分析：将源代码字符流转换为 Token 序列
• 语法分析：基于文法规则进行递归下降分析
• 表达式计算器：支持算术运算符优先级和括号嵌套
• 符号表管理：变量声明、查找和作用域处理

系统架构

graph LR
  A[Source Code] --> B[Lexical Analyzer]
  B --> C[Token Stream]
  C --> D[Syntax Analyzer]
  D --> E[AST]
  E --> F[Expression Calculator]
  E --> G[Code Generator]

  subgraph "Lexer"
      B1[Character Stream] --> B2[State Machine]
      B2 --> B3[Token Output]
  end

项目结构

compiler-principles/
├── Code/
│   └── Grammar_analysis/
│       ├── ExpressionCalculator.cpp   # 表达式计算器
│       ├── ExpressionCalculator.hpp
│       ├── SYMBOL.CPP                 # 符号表
│       ├── TESTSYM.CPP               # 测试程序
│       ├── basedata.h                 # 基础数据结构
│       ├── symbol.h                   # 符号定义
│       └── CMakeLists.txt
├── experiment1/                       # 词法分析实验
├── experiment2/                       # 语法分析实验
└── README.md

核心代码

表达式计算器

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效果展示

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技术要点

词法分析

• 正则表达式描述 Token 模式
• 有限自动机（DFA）实现模式匹配
• 处理空白、注释和关键字识别

递归下降分析

Expr   → Term (('+' | '-') Term)*
Term   → Factor (('*' | '/') Factor)*
Factor → NUMBER | '(' Expr ')' | '-' Factor

每个非终结符对应一个解析函数，自然处理运算符优先级。

符号表

• 哈希表实现快速查找
• 支持嵌套作用域的链式查找
• 记录变量类型、值和声明位置