函数绘图语言解释器
一、实验目的
通过做上机题加深对编译器构造原理和方法的理解，巩固所学知识。
<1> 会用正规式和产生式设计简单语言的语法；
<2> 会用递归下降子程序编写编译器或解释器；
<3> 会写上机报告。
二、实验环境
Dev C++ 5.11
三、题目及要求
为函数绘图语言编写一个解释器，解释器接受用绘图语言编写的源程序，经语法和语义分析之后，将源程序所规定的图形显示在显示屏（或窗口）中。通过自己动手编写解释器，掌握语言翻译特别是语言识别的基本方法。
四、实验内容
1、词法分析器的构造
步骤：正规式－NFA－DFA－最小DFA－编写程序－测试
1.1 记号的设计
<1> 词法分析器的三个任务：
1．滤掉源程序中的无用成分；
2．输出记号供语法分析器使用；
3．识别非法输入，并将其标记为“出错记号”。
<2> 记号的组成：记号的类别和属性。
<3> 记号的数据结构：
struct Token // 记号的数据结构
{ Token_Type type; // 类别
char * lexeme; // 属性，原始输入的字符串
double value; // 属性，若记号是常数则是常数的值
double (* FuncPtr)(double);
// 属性，若记号是函数则是函数指针
};
<4> 函数绘图语言中记号的分类与表示
enum Token_Type // 记号的类别，共22个
{ ORIGIN, SCALE, ROT, IS, // 保留字（一字一码）
TO, STEP, DRAW,FOR, FROM, // 保留字
T, // 参数
SEMICO, L_BRACKET, R_BRACKET, COMMA,// 分隔符
PLUS, MINUS, MUL, DIV, POWER, // 运算符
FUNC, // 函数（调用）
CONST_ID, // 常数
NONTOKEN, // 空记号（源程序结束）
ERRTOKEN // 出错记号（非法输入）
};
1.2 模式的正规式表示
1.3 区分记号的符号表
2、语法分析器的构造
2.1 语法分析器的任务：分析语言的结构
（1）为句子（表达式）构造语法树；
（2）检查程序（语句）中的语法错误。
2.2 主要工作：
（1）设计函数绘图语言的文法，使其适合递归下降分析；
（2）设计语法树的节点，用于存放表达式的语法树；
（3）设计递归下降子程序，分析句子并构造表达式的语法树；
（4）设计测试程序和测试用例，检验分析器是否正确。
2.3 函数绘图语言的文法
<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> 改写文法为无二义文法
<3> 消除左递归和提取左因子
消除program产生式的左递归
Program → Program Statement SEMICO |ε
Program → ε Program’
Program’ → Statement SEMICO Program’|ε
Program → Statement SEMICO Program |ε
<4> 改写左结合的产生式为EBNF形式（避免子程序调用）
改写为EBNF形式，以减少不必要的子程序调用。
Program → { Statement SEMICO }的子程序：
void Program()
{ while (token != NONTOKEN)
{ Statement(); MathchToken(SEMICO); }
}
3、语法制导翻译绘制图形
3.1 绘图语言的语义
（1）表达式值的计算：深度优先后序遍历语法树
（2）图形的绘制：画出每个坐标点
3.2 绘图所需的语义处理：
（1）从origin、rot和scale中得到坐标变换所需的信息；
（2）for_draw语句根据t的每一个值进行如下处理：
计算被绘制点的横、纵坐标值；
根据坐标变换信息进行坐标变换，得到实际坐标；
根据点的实际坐标画出该点。
3.3 语法制导翻译的基本步骤
（1）为文法符号设计属性；
（2）设计语义规则中所需的辅助函数；
（3）为产生式设计语义规则。
3.4 语义函数的设计
<1> 全程变量：
double Parameter=0; // 为参数T分配的变量
double Origin_x=0.0, Origin_y=0.0;// 用于记录平移距离
double Rot_ang=0.0; // 用于记录旋转角度
double Scale_x=1, Scale_y=1; // 用于记录比例因子
<2> 辅助语义函数
a) 计算表达式的值：深度优先后序遍历语法树
double GetExprValue(struct ExprNode * root);
b) 计算点的坐标值：首先获取坐标值，然后进行坐标变换
static void CalcCoord( struct ExprNode * x_nptr,
struct ExprNode * y_nptr,
double &x_val,
double &y_val);
c) 绘制一个点(与环境有关):
void DrawPixel(unsigned long x, unsigned long y);
d) 循环绘制所有的点：
void DrawLoop( double Start,
double End,
double Step,
struct ExprNode * HorPtr,
struct ExprNode * VerPtr);
4、解释器的源程序组织（看实际环境）
一、心得体会
C++对C的发展不仅是提供了对面向对象方法的支持，还扩展了常量定义、类属机制、异常处理，等等；灵活利用C++提供的机制可提高程序的可读性与可维护性；低层次的语言支持机制，可以给程序员以更大的灵活性，并产生更高效的目标代码；
通过编译原理的实验，在自已动手体验的情况下，我们更加透彻地理解了词法分析的过程以及该算法。对于以后由模型向程序代码的转化能力上，有了很大的锻炼。我们会更加专心的研究计算机知识，不断将现实中遇到的实际问题，向程序方面转变，做到灵活运用所学知识。
