基于表达式计算器.doc

**工程学院 编译原理课程设计 课程设计题目 ：表达式计算器 姓 名 ：*** 院（系） ：计算机科学与工程学院 专业班级 ：计算机科学与技术084班 学 号 ：5 指导教师 ：*** 设计日期 ：2010 年 12 月26日  目录 表达式计算器 1 1. 需求分析 1 1.1. 总述 1 2. 概要设计 1 2.1. 开发环境 1 2.2. 总体设计 2 2.2.1. 模块结构图 2 2.2.2. 模块说明 2 2.2.3. 界面设计 3 3. 详细设计 4 3.1. 词法分析模块： 4 3.1.1. 词法分析简介： 4 3.1.2. 词法分析模块的设计及实现 4 3.2. 语法分析模块 11 3.2.1. 语法分析简介 11 3.2.2. 语法分析器的实现 11 3.3 文法分析 19 ..1 文法分析器生成工具yacc 19 4. .测试分析 21 5 课程总结 24 6 .参考文献 25  表达式计算器 需求分析 总述 计算器是我们经常使用的小工具，它能帮我们对数据进行有效的运算，如通过四则运算能实现对输入数据的加减乘除。本课程设计结合了编译原理中的词法分析、语法分析及语义分析方法，给出了表达式计算器的系统设计过程，并在VC++6.0中使用面向对象的技术实现了计算器。 功能要求 计算器的功能要求如下：可以支持加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）运算，如3+4-5*2/2;支持括号运算，如（4+5）*5/8；判断用户输入的表达式是否正确，如3+-*3是一个错误的表达式，在计算时将提示错误；用户输入表达式后，按下等号按钮执行计算。 概要设计 开发环境 开发平台：Windows XP + VC++6.0 开发语言：C++ 总体设计 程序在VC++6.0中使用面向对象的技术实现了计算器。模块设计 模块结构图 图1. 程序模块图 模块说明 计算器分为三个功能模块： （1）词法分析模块：对输入的表达式从左到右扫描，识别出表达式中的单词（包括运算符和运算数），若单词的构成不符合词法规则（运算符和运算数的构成规则），则报错并停止计算。 （2）语法分析模块：将单词分解为各类语法短语，若存在不符合规则的语法短语，则报错并停止计算。 （3）计算模块：对符合语法规则的语法短语进行计算，若计算不能进行，则报错并停止计算。 计算器的三个功能模块中语法分析模块起到了核心作用，如图1所示。 界面设计 图2表达式计算器 详细设计 词法分析模块： 其词法分析器调用接口为lex() 词法分析简介： 词法分析是编译原理程序的第一阶段，其任务是：从左至右逐个字符地对源程序扫描和分解，识别出一个个的单词（如标志符、常量、运算符、界符等），并判断单词的构成是否符合词法规则。可以使用上下文无关文法来描述词法规则，使用有限自动机来识别单词。 词法分析模块的设计及实现 lex工具的基本使用方法和工作原理： Lex工具是一种词法分析程序生成器，它可以根据词法规则说明书的要求来生成单词识别程序，由该程序识别出输入文本中的各个单词。 一般可以分为定义部分规则部分用户子程序部分。其中规则部分是必须的，定义和用户子程序部分是任选的。 (1)定义部分 定义部分起始于 %{ 符号，终止于 %} 符号，其间可以是包括include语句、声明语句在内的C语句。这部分跟普通C程序开头没什么区别。%{ #include stdio.hint linenum;%} (2) 规则部分 规则部分起始于%%符号，终止于%%符号，其间则是词法规则。词法规则由模式和动作两部分组成。模式部分可以由任意的正则表达式组成，动作部分是由C语言语句组成，这些语句用来对所匹配的模式进行相应处理。需要注意的是，lex将识别出来的单词存放在yytext[]字符数据中，因此该数组的内容就代表了所识别出来的单词的内容。类似yytext这些预定义的变量函数会随着后面内容展开一一介绍。动作部分如果有多行执行语句，也可以用{}括起来。 %%title???????????????? showtitle();[\n]????????????????? linenum++;[0-9]+??????????????? printf(Int???? : %s\n,yytext);[0-9]*\.[0-9]+??????? printf(Float?? : %s\n,yytext);[a-zA-Z][a-zA-Z0-9]* printf(Var???? : %s\n,yytext);[\+\-\*\/\%]????????? printf(Op????? : %s\n,yytext);.???????????????????? printf(Unknown : %c\n,