C++ 实现简单的脚本词法分析状态机跳转跳转逻辑 Token 分词【源码】

风婷君_1164

风婷君_1164

2026-05-11

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原创

词法分析器基于状态机逐字符读取源码并迁移状态:1.定义State枚举与字符缓存;2.关键字/标识符通过缓冲与哈希比对识别;3.数字按进制与格式分状态处理;4.字符串/字符字面量严格控边界;5.注释与空白进入忽略状态并更新行号。

c++ 实现简单的脚本词法分析状态机跳转跳转逻辑 token 分词【源码】

一、构建字符流读取与状态迁移框架

词法分析器需逐字符读取输入源码,并依据当前状态与输入字符决定下一状态。状态机跳转逻辑依赖于预定义的状态转移表或显式条件分支,确保每个字符被精确归类为标识符、数字、运算符等Token类型。

1、定义枚举类型State表示当前状态,包括INIT、IN_IDENTIFIER、IN_NUMBER、IN_STRING、IN_COMMENT等基础状态。

2、声明char变量c用于缓存当前读取字符,使用std::istream&持续获取下一个字符。

3、初始化state为INIT,进入主循环:每次读取一个字符后,根据state和c查表或判断,更新state并执行对应动作(如记录起始位置、追加到缓冲区、生成Token)。

4、当状态转移到ACCEPT或ERROR时,触发Token产出或错误报告,随后重置缓冲区并回到INIT状态。

二、实现关键字与标识符识别分支

标识符以字母或下划线开头,后续可接字母、数字或下划线;关键字是预定义的保留字,在识别出完整标识符后需进行哈希比对以区分普通标识符与关键字。

1、在state == INIT且c为字母或下划线时,切换至IN_IDENTIFIER状态,并将c加入token_buffer。

2、在state == IN_IDENTIFIER且c为字母、数字或下划线时,继续追加c至token_buffer。

3、在state == IN_IDENTIFIER且c为非标识符续接字符时,立即停止收集,调用lookup_keyword(token_buffer)函数比对关键字表。

4、若匹配成功,生成KEYWORD类型的Token,值为对应关键字枚举;否则生成IDENTIFIER类型Token,值为token_buffer内容。

三、处理整数与浮点数字面量的状态跳转

数字字面量分为整数(仅含数字与可选前缀0x/0X/0b/0B)和浮点数(含小数点或指数部分),需通过不同子状态区分进制与格式,避免误判。

1、在INIT状态下遇到数字字符'0',检查后续字符是否为'x'、'X'、'b'、'B',若是则进入IN_HEX或IN_BINARY子状态,并跳过前缀。

2、在INIT状态下遇到数字字符'1'-'9',进入IN_DECIMAL状态;若紧随其后出现'.',则转入IN_FLOAT_POINT状态。

C++14
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C++14 对 C++11 的修正与增强版本,适合旧系统维护和较老工具链兼容。

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3、在IN_DECIMAL状态下遇到'.'且其后为数字,切换至IN_FLOAT_PART状态;若遇到'e'或'E',则切换至IN_EXPONENT状态。

4、当状态退出数字识别流程(如遇到空白、运算符或分隔符),根据最终状态确定Token类型为INTEGER、FLOAT或INVALID_NUMBER,并提交数值字符串供后续转换。

四、解析字符串与字符字面量的边界控制

字符串字面量由双引号包围,支持转义序列;字符字面量由单引号包围,仅允许单个字符或合法转义。状态机需严格匹配起始与结束引号,并检测未闭合错误。

1、在INIT状态下读到双引号",切换至IN_STRING状态,并清空string_buffer。

2、在IN_STRING状态下,若当前字符为"且前一字符非反斜杠,则完成字符串识别,生成STRING_LITERAL Token,内容为buffer中已解码的字符串。

3、在IN_STRING状态下若遇反斜杠\,则读取下一字符并按规则转换(如\n → 换行符),然后继续循环。

4、若在IN_STRING中遇到文件结束或换行符而未闭合引号,立即触发UNTERMINATED_STRING错误,终止当前Token生成。

五、跳过注释与空白字符的状态忽略机制

注释(//单行与/*多行)和空白字符(空格、制表符、换行符)不产生Token,但影响行号计数与语法上下文。状态机需进入专用忽略状态并在满足条件后无损返回INIT。

1、在INIT状态下读到'/',读取下一字符:若为'/'则进入IN_LINE_COMMENT状态;若为'*'则进入IN_BLOCK_COMMENT状态;否则回退并作为除法运算符处理。

2、在IN_LINE_COMMENT状态下持续读取直至换行符或EOF,期间每遇到换行符,递增line_number计数器,不保存任何内容。

3、在IN_BLOCK_COMMENT状态下读取连续两个字符,若匹配'*'和'/'则退出状态;若遇EOF则报UNTERMINATED_COMMENT错误。

4、在INIT状态下遇到空白字符(isspace(c)为真),直接跳过并继续读取下一个字符,不改变state,不触发任何Token输出。

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