本課程主要內容包括:編譯程序/系統概述,形式語言、文法和自動機的基礎知識,詞法分析,語法分析,語法制導的語義處理基礎,語義分析和中間代碼生成,符號表組織,運行時存儲組織,代碼優化和目標代碼生成。
1、課程定位
編譯程序/系統在計算機科學技術的發展歷史中發揮了巨大作用,是計算機系統的核心支撐軟件。編譯原理一直以來是國內外大學計算機相關專業的重要課程,其知識結構貫穿程序設計語言、系統環境以及體系結構,其理論基礎是聯系計算機科學和計算機系統的典范。
本課程是計算機專業核心課,主要講授編譯程序/系統構造的基本原理和技術,為學生深入學習計算機系統相關的專業知識以及今后從事科學研究或技術開發工作打下扎實的基礎。
2、課程簡介
本課程主要內容包括:編譯程序/系統概述,形式語言、文法和自動機的基礎知識,詞法分析,語法分析,語法制導的語義處理基礎,語義分析和中間代碼生成,符號表組織,運行時存儲組織,代碼優化和目標代碼生成。
3、教學要求
本課程的教學目的是系統掌握編譯程序/系統的設計原理以及實現技術。要求學生:
(1)深入理解編譯程序/系統的基本構造原理;
(2)掌握常用語言機制的實現技術;
(3)經歷開發一個小型編譯程序的主要階段;
(4)具有學習和使用特定編譯構造工具的能力;
(5)會將所學的通用方法和技術應用于類似軟件的設計和實現中;
(6)具備綜合運用知識開發具有一定規模的軟件系統的能力。
4、教學內容
第1講 課程概述
基礎概念;邏輯結構;組織方式;伙伴程序;生成環境
第2講 實驗項目介紹
項目框架的總體結構;實驗內容;實驗環境;實驗安排;考核方案
第3講 文法/正規式/有限自動機 ─ 基礎知識
形式語言概念;上下文無關文法及語言;正規語言及其描述
第4講 詞法分析
詞法分析概述;詞法分析程序的設計與實現;詞法分析程序的自動構造
第5講 符號表
符號表的作用;符號表的常見屬性;符號表上的操作;符號表的組織;符號表與作用域
第6講 自頂向下語法分析
自頂向下分析思想;自頂向下預測分析;LL(1)分析;幾種文法變換;LL(1)分析的出錯處理
第7講 自底向上語法分析
自底向上分析思想;移進-歸約分析;LR分析基礎;LR(0)、SLR(1)、LR(1)、LALR(1)等系列分析方法;二義文法在LR 分析中的應用;LR 分析的出錯處理;幾類分析文法之間的關系
第8講 語法制導的語義處理基礎
屬性文法;基于屬性文法的語義處理;翻譯模式;基于翻譯模式的語義處理
第9講 語義分析與中間代碼生成
語義分析與中間代碼生成概述;常規處理介紹(類型檢查、說明語句、賦值語句及算數表達式、數組說明和數組元素引用、布爾表達式、控制語句、拉鏈與代碼回填技術、過程調用)
第10講 運行時存儲組織
運行時存儲組織概述;程序運行時存儲空間的布局;存儲分配策略;活動記錄;過程調用與參數傳遞;面向對象程序運行時組織
第11講 目標代碼生成及代碼優化
基本塊、流圖和循環;數據流分析基礎(數據流方程,典型數據流分析舉例,UD鏈,DU鏈);基于 DAG 表示的局部優化;目標代碼生成技術(代碼生成基礎,一個簡單的代碼生成算法,圖著色物理寄存器分配算法);代碼優化技術簡述