编译原理实验：深入构造分析表的制作方法

标题中提到的“构造分析表”是编译原理中的一个重要概念，它是编译器设计的一个核心环节，涉及对源程序代码进行语法分析的处理过程。构造分析表的目的在于指导一个自顶向下的语法分析器或自底向上的语法分析器如何识别程序中的结构，将输入的源代码转换成一个抽象语法树（AST）。接下来，将详细介绍构造分析表相关的知识点。 **知识点一：语法分析概述** 语法分析是编译过程的第二阶段，它在词法分析的基础上，进一步对源程序的结构进行分析。语法分析的目的在于根据程序语言的语法规则，从词法分析得到的词序列中识别出程序的语法结构，从而构建出一棵能够反映程序语法层次结构的抽象语法树。语法分析器通常有两种主要的实现方式：自顶向下分析和自底向上分析。 **知识点二：自顶向下分析** 自顶向下的分析方法尝试从最高层的非终结符开始，根据语法规则进行推导，逐步推导出输入串，直到最后推导出起始符号。这种方法在分析过程中有一个显著的特点，那就是递归下降。 在构造自顶向下的分析表时，通常会用到预测分析表。预测分析表是基于当前输入符号和分析栈顶的非终结符来决定下一步的分析动作，这些动作包括“移入”（shift）和“规约”（reduce）。当一个动作是根据当前输入符号和栈顶非终结符直接确定时，称为LL(1)分析，其中的“1”表示向前看一个符号。构造预测分析表的关键在于消除左递归和提取左公因子，确保分析表中每个条目是唯一的。 **知识点三：自底向上分析** 与自顶向下分析相反，自底向上分析是从输入串开始，逐步用语法规则中的右部替换左边的非终结符，直到替换成起始符号。常见的自底向上分析方法有算符优先分析、LR分析等，其中LR分析是构造分析表最常用的一种。 LR分析的关键在于构建状态转移表，包括ACTION表和GOTO表。ACTION表决定了在每种状态和输入符号的组合下，是进行移入（shift）操作还是规约（reduce）操作；而GOTO表用于在规约之后，根据非终结符转移到相应的新状态。为了构造LR分析表，需要构造项目集闭包、计算FOLLOW集合等。 **知识点四：分析表的构造** 对于LL分析表的构造，首先需要通过消除文法中的左递归、提取左公因子等方式，确保文法适合LL分析。然后，基于修改后的文法构建FIRST集合和FOLLOW集合，这些集合是构造预测分析表的基础。预测分析表的每一项对应于某个非终结符和输入符号的组合，它指示了分析器下一步应该采取的动作。 对于LR分析表的构造，需要构建增广文法，然后通过项目集构造出DFA（确定有限自动机），每个状态对应DFA的一个节点。通过分析DFA中各个状态的转移关系，可以构建ACTION表和GOTO表。ACTION表中的条目表示在给定状态和输入符号下，是进行移入操作还是规约操作；GOTO表中的条目表示在给定状态和非终结符下，转移到的新状态。 **知识点五：错误处理** 无论使用哪种类型的分析方法，分析表的构造都必须包含对错误处理的考虑。错误处理机制通常是在分析表中设置特殊的错误状态，当分析器遇到无法按照分析表处理的情况时，会跳转到错误状态，采取错误恢复策略，如跳过一些符号直至发现可接受的符号，或报告错误信息并停止分析。 综上所述，构造分析表是编译原理中的一个核心任务，对于理解编译器如何解析源代码、如何处理语法规则、以及如何在遇到错误时进行恢复具有重要意义。通过本篇的内容，相信读者对于构造分析表的概念、实现方式以及相关细节有了更加深入的理解。