編譯原理 教學(xué)大綱

第頁編譯原理一、課程說明課程編號：090208Z10課程名稱：編譯原理/PrinciplesofCompilers課程類別：專業(yè)教育課程學(xué)時/學(xué)分：48/3先修課程：計算機程序設(shè)計基礎(chǔ)（C語言），數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，離散數(shù)學(xué)適用專業(yè)：計算機科學(xué)與技術(shù)、信息安全、物聯(lián)網(wǎng)工程教材、教學(xué)參考書：1.陳火旺.程序設(shè)計語言編譯原理,北京:國防工業(yè)出版社,2012年2.AlfredVA,RaviS,UlmanJD.Compilers:PrinciplesTechniques,andTools，Addison-WesleyPublishingCompany,2014年3.KennethC.Louden.ComplierConstructionPrinciplesandPractice,PWSPublishingCompany,20124.張素琴.編譯原理(第2版),北京:清華大學(xué)出版社,2012年5.呂映芝.編譯原理,北京:清華大學(xué)出版社,2010年二、課程設(shè)置的目的意義編譯原理是計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的重要專業(yè)課之一，是每個優(yōu)秀的計算機專業(yè)人員必修的一門課程。以研究程序設(shè)計語言編譯構(gòu)造的基本原理和基本實現(xiàn)方法為主要目標(biāo)，其研究對象是程序設(shè)計語言的編譯器。通過本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握編譯方法的基本理論和設(shè)計思想，加深對程序設(shè)計語言的理解，培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維、邏輯推導(dǎo)和概括能力，并將本課程討論的概念和技術(shù)應(yīng)用于其他軟件設(shè)計中，可以迅速地掌握新的語言工具。為從事計算機應(yīng)用軟件開發(fā)和系統(tǒng)軟件開發(fā)奠定基礎(chǔ)。三、課程的基本要求知識：編譯的基本概念，上下文無關(guān)文法，語法分析樹及二義性；詞法分析器的設(shè)計，正規(guī)表達(dá)式與有限自動機，LL(1)預(yù)測分析程序的基本原理和預(yù)測分析表構(gòu)造方法，算符優(yōu)先分析方法，LR分析器；S-屬性文法的自下而上計算，L-屬性文法和自頂向下翻譯，各種語句到四元式的翻譯方法，包括說明語句，賦值語句，布爾表達(dá)式，控制語句，數(shù)組引用，過程調(diào)用等；靜態(tài)存儲分配和動態(tài)存儲分配基本思想，棧式動態(tài)分配中活動紀(jì)錄和Display表作用，組織，內(nèi)容及使用；代碼優(yōu)化的概念，用DAG表示進行局部優(yōu)化的方法；代碼的生成過程的基本問題，待用信息，寄存器描述和地址描述等概念，簡單代碼生成算法，寄存器分配策略等知識。從而掌握編譯方法的基本理論和設(shè)計思想，以及構(gòu)造的編譯程序基本方法。能力：掌握編譯的基本方法和技術(shù)，將編譯的知識用于應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件；用正規(guī)表達(dá)式與有限自動機理論，培養(yǎng)詞法分析器設(shè)計的能力；掌握語法分析理念，針對具體語言提出有效的語法分析解決方案，提高語法分析器設(shè)計的能力；利用屬性文法，學(xué)會計算機程序設(shè)計語言基本語句的翻譯；掌握代碼優(yōu)化和代碼生成的概念，在針對具體代碼給出代碼優(yōu)化和代碼生成方法和技術(shù)；在編譯技術(shù)知識的討論中培養(yǎng)創(chuàng)新意識，提高分析、發(fā)現(xiàn)、研究和解決問題的能力；素質(zhì)：建立編譯技術(shù)的觀念，通過課程中的分析討論辯論培養(yǎng)分析溝通交流素質(zhì)，建立編譯技術(shù)的思維模式，提升理解應(yīng)用軟件設(shè)計和系統(tǒng)軟件設(shè)計的基本素質(zhì)。通過課外導(dǎo)學(xué)的模式，提升自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識，形成不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展素質(zhì)。四、教學(xué)內(nèi)容、重點難點及教學(xué)設(shè)計章節(jié)教學(xué)內(nèi)容總學(xué)時學(xué)時分配教學(xué)重點教學(xué)難點教學(xué)方案設(shè)計（含教學(xué)方法、教學(xué)手段）講課(含研討)實踐第1章引論什么叫編譯程序、高級語言程序的執(zhí)行方式、編譯程序的分類、編譯過程概述、編譯程序的結(jié)構(gòu)、編譯程序的生成220編譯過程概述、編譯程序的結(jié)構(gòu)、編譯程序的生成編譯程序的結(jié)構(gòu)、編譯程序的生成用編譯程序發(fā)展過程講解編譯程序的重要意義，結(jié)合編譯程序的現(xiàn)狀講解編譯程序當(dāng)前研究內(nèi)容和發(fā)展方向。第2章高級語言及其語法描述程序語言的語法描述、上下文無關(guān)文法定義、推導(dǎo)的定義、文法的句型、句子的定義、文法的等價性、語法分析樹與二義性、形式語言概述440上下文無關(guān)文法定義、文法的等價性、語法分析樹與二義性上下文無關(guān)文法定義、文法的等價性、語法分析樹與二義性教學(xué)思路：由程序語言的語法的特性引入形式語言概念；用形式語言的上下文無關(guān)文法說明程序語言的語法；用對比的方法突出程序語言的語法的特性。教學(xué)模式：課前導(dǎo)學(xué)（前修課知識歸納與思考題）；2學(xué)時課程講授；1學(xué)時典型結(jié)構(gòu)分析；1學(xué)時專題討論。第3章詞法分析詞法分析器功能、超前搜索、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、正規(guī)表達(dá)式與正規(guī)集、非確定有限自動機、確定有限自動機、正規(guī)表達(dá)式轉(zhuǎn)換為確定有限自動機、確定有限自動機轉(zhuǎn)換為3型文法440狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、正規(guī)表達(dá)式轉(zhuǎn)換為確定有限自動機、確定有限自動機轉(zhuǎn)換為3型文法狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、正規(guī)表達(dá)式轉(zhuǎn)換為確定有限自動機、確定有限自動機轉(zhuǎn)換為3型文法。教學(xué)思路：由詞法分析器功能引入詞法分析器方法和技術(shù)；用程序語言的詞法特性說明正規(guī)表達(dá)式、有限自動機和3型文法之間相互轉(zhuǎn)換方法；用對比的方法突出當(dāng)前程序語言的詞法分析特點。教學(xué)模式：課前導(dǎo)學(xué)（前修課知識歸納與思考題）；2學(xué)時課程講授；1學(xué)時典型結(jié)構(gòu)分析；1學(xué)時專題討論。第4章語法分析——自上而下分析自上而下分析面臨的問題、消除左遞歸、消除回溯，提左因子、LL(1)分析條件、預(yù)測分析表構(gòu)造、預(yù)測分析過程、遞歸下降分析862消除左遞歸、消除回溯，提左因子、預(yù)測分析表構(gòu)造、預(yù)測分析過程消除左遞歸、消除回溯，提左因子、預(yù)測分析表構(gòu)造、預(yù)測分析過程教學(xué)思路：由自上而下分析面臨的問題引入自上而下分析方法和技術(shù)；用消除左遞歸、消除回溯說明LL(1)分析方法；用對比的方法突出預(yù)測分析過程。教學(xué)模式：課前導(dǎo)學(xué)（前修課知識歸納與思考題）；4學(xué)時課程講授；1學(xué)時典型結(jié)構(gòu)分析；1學(xué)時專題討論；2學(xué)時大型作業(yè)展示。第5章語法分析——自下而上分析自下而上分析基本問題、移進-歸約分析、規(guī)范歸約、算符優(yōu)先分析、LR(0)分析、SLR(1)分析、LR(1)分析、LALR(1)分析1064自下而上分析基本問題、規(guī)范歸約、算符優(yōu)先分析、LR分析規(guī)范歸約、算符優(yōu)先分析、LR分析教學(xué)思路：由自下而上分析基本問題引入自下而上分析方法和技術(shù)；用可歸約串說明自下而上語法分析理論；用對比的方法突出LR分析方法特點。教學(xué)模式：課前導(dǎo)學(xué)（前修課知識歸納與思考題）；6學(xué)時課程講授；1學(xué)時典型結(jié)構(gòu)分析；1學(xué)時專題討論；2學(xué)時大型作業(yè)展示。第6章屬性文法和語法制導(dǎo)翻譯綜合屬性、繼承屬性、語義規(guī)則、S-屬性文法、基于屬性文法的處理方法、語法制導(dǎo)翻譯法、依賴圖、S-屬性文法的自下而上計算、L-屬性文法和自頂向下翻譯44基于屬性文法的處理方法、語法制導(dǎo)翻譯法、S-屬性文法的自下而上計算、L-屬性文法和自頂向下翻譯基于屬性文法的處理方法、語法制導(dǎo)翻譯法、S-屬性文法的自下而上計算、L-屬性文法和自頂向下翻譯教學(xué)思路：由文法屬性引入綜合屬性和繼承屬性概念；用屬性文法的處理方法說明法制導(dǎo)翻譯法；用對比的方法突出S-屬性文法的自下而上計算和L-屬性文法和自頂向下翻譯的特點。教學(xué)模式：課前導(dǎo)學(xué)（前修課知識歸納與思考題）；2學(xué)時課程講授；1學(xué)時典型結(jié)構(gòu)分析；1學(xué)時專題討論。第7章語義分析和中間代碼產(chǎn)生靜態(tài)語義檢查、中間語言、說明語句翻譯、簡單算術(shù)表達(dá)式翻譯、賦值語言句翻譯、數(shù)組元素的引用翻譯、布爾表達(dá)式的數(shù)值表示法、條件控制的布爾式的翻譯、if-then語句翻譯、if-then-else語句翻譯、while-do語句翻譯66簡單算術(shù)表達(dá)式翻譯、賦值語言句翻譯、數(shù)組元素的引用翻譯、條件控制的布爾式的翻譯、if語句翻譯、while語句翻譯。數(shù)組元素的引用翻譯、條件控制的布爾式的翻譯、if語句翻譯、while語句翻譯。教學(xué)思路：由中間語言引入語句翻譯方法；用布爾表達(dá)式的表示法說明條件控制的布爾式的翻譯法；用對比的方法突出f-then語句翻譯、if-then-else語句翻譯、while-do語句翻譯的方法。教學(xué)模式：課前導(dǎo)學(xué)（前修課知識歸納與思考題）；4學(xué)時課程講授；1學(xué)時專題討論；1學(xué)時大型作業(yè)展示。第8章符號表符號表的組織與作用、符號表的結(jié)構(gòu)、整理與查找、名字的作用范圍、FORTRAN語言的符號表組織、PASCAL語言的符號表組織220符號表的結(jié)構(gòu)、整理與查找、FORTRAN語言的符號表組織、PASCAL語言的符號表組織FORTRAN語言的符號表組織、PASCAL語言的符號表組織教學(xué)思路：由符號表的組織與作用引入符號表的結(jié)構(gòu)和整理與查找方法；用FORTRAN語言的符號表組織和PASCAL語言的符號表組織說明符號表組織方法；用對比的方法突出FORTRAN語言的符號表組織和PASCAL語言的符號表組織特點。教學(xué)模式：課前導(dǎo)學(xué)（前修課知識歸納與思考題）；1學(xué)時課程講授；1學(xué)時典型結(jié)構(gòu)分析。第9章運行時存儲空間組織過程的活動、參數(shù)傳遞、運行時存儲器的劃分、活動記錄、靜態(tài)分配策略、棧式動態(tài)分配策略、嵌套層次顯示表220參數(shù)傳遞、運行時存儲器的劃分、靜態(tài)分配策略、棧式動態(tài)分配策略和嵌套層次顯示表參數(shù)傳遞、靜態(tài)分配策略、棧式動態(tài)分配策略和嵌套層次顯示表教學(xué)思路：由過程的活動引入運行時存儲空間組織概念；用參數(shù)傳遞說明理論；用對比的方法突出靜態(tài)分配策略和棧式動態(tài)分配策略特點。教學(xué)模式：課前導(dǎo)學(xué)（前修課知識歸納與思考題）；1學(xué)時課程講授；1學(xué)時專題討論。第10章代碼優(yōu)化代碼進行等價變換必須遵循的原則、代碼優(yōu)化方法、基本塊定義、劃分基本塊算法、基本塊內(nèi)優(yōu)化方法、基本塊的DAG表示及應(yīng)用440代碼化化技術(shù)，基本塊劃分、基本塊內(nèi)優(yōu)化方法、基本塊的DAG表示及應(yīng)用代碼化化技術(shù)，基本塊劃分、基本塊內(nèi)優(yōu)化方法、基本塊的DAG表示及應(yīng)用教學(xué)思路：由代碼進行等價變換必須遵循的原則引入代碼優(yōu)化方法；用基本塊概念說明基本塊內(nèi)優(yōu)化方法；用對比的方法突出基本塊的DAG表示及應(yīng)用。教學(xué)模式：課前導(dǎo)學(xué)（前修課知識歸納與思考題）；2學(xué)時課程講授；1學(xué)時典型結(jié)構(gòu)分析；1學(xué)時專題討論。第11章目標(biāo)代碼生成目標(biāo)代碼形式、代碼生成要考慮的主要問題、目標(biāo)機器模型、待用信息、寄存器描述和地址描述、DAG的目標(biāo)代碼22待用信息、寄存器描述和地址描述、DAG的目標(biāo)代碼待用信息、寄存器描述和地址描述、DAG的目標(biāo)代碼教學(xué)思路：由目標(biāo)代碼形式、代碼生成要考慮的主要問題引入目標(biāo)代碼生成方法；用目標(biāo)機器模型說明待用信息和寄存器描述和地址描述；用對比的方法突出DAG的目標(biāo)代碼特點。教學(xué)模式：課前導(dǎo)學(xué)（前修課知識歸納與思考題）；1學(xué)時課程講授；1學(xué)時專題討論。注：實踐包括實驗、上機等五、實踐教學(xué)內(nèi)容和基本要求實驗名稱實驗內(nèi)容學(xué)時基本要求構(gòu)造LL(1)分析器設(shè)計對于給定的文法構(gòu)造first集和follow集，構(gòu)造分析表。采用C++或Java編程實現(xiàn)LL(1)分析器。要求對于給定文法的句子通過分析器進行正確的分析。對于錯誤的句子，分析器指出錯誤的地方。2掌握LL(1)分析器設(shè)計構(gòu)造LR分析器設(shè)計對于給定的文法構(gòu)造LR分析表，采用C++或Java編程實現(xiàn)LR分析器。要求對于給定文法的句子通過分析器進行正確的分析。對于錯誤的句子，分析器指出錯誤的地方。4掌握LR分析器設(shè)計六、考核方式及成績評定教學(xué)過程中采取講授