編譯原理小論文

時(shí)間：2021-03-29 17:25:07 論文我要投稿

編譯原理小論文

　　編譯原理是計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門重要專業(yè)課，旨在介紹編譯程序構(gòu)造的一般原理和基本方法。那么編譯原理小論文要怎么寫呢？不妨來參考一下小編帶來的編譯原理小論文樣本。希望大家喜歡哦！

編譯原理小論文

　　摘要：本文探討了在計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)快速發(fā)展的情況下，高校計(jì)算機(jī)類專業(yè)編譯原理課程的改革問題。提出了編譯原理課程教學(xué)模型從過程式向?qū)ο笫降霓D(zhuǎn)變、編譯程序的面向?qū)ο髽?gòu)造（包括編譯算法的描述）等問題，以及由此帶來的教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整和課程實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)問題。

　　關(guān)鍵詞：編譯程序;教學(xué)改革;對(duì)象式程序設(shè)計(jì);Java

　　1 引言

　　編譯原理課程是高校計(jì)算機(jī)類專業(yè)的重要基礎(chǔ)和骨干課程。編譯原理對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生的重要性與高等數(shù)學(xué)對(duì)理科學(xué)生的重要性幾乎可以相提并論。同時(shí)，由于這門課程涉及其他多門課程的知識(shí)，使得它成為大學(xué)階段中最難學(xué)的課程之一。

　　從表面上看，編譯程序是將高級(jí)語言源程序翻譯成低級(jí)語言程序，但編譯程序構(gòu)造的基本原理和技術(shù)也廣泛應(yīng)用于一般軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，其中的設(shè)計(jì)思想、算法、思維方式和技術(shù)都可能會(huì)對(duì)學(xué)生今后的職業(yè)發(fā)展產(chǎn)生比較大的影響。

　　當(dāng)今，程序設(shè)計(jì)已經(jīng)基本上從傳統(tǒng)的過程式轉(zhuǎn)向?qū)ο笫剑⑶艺趶膶?duì)象式轉(zhuǎn)向組件型。這其實(shí)是程序設(shè)計(jì)范型的變遷，是在計(jì)算機(jī)技術(shù)背景下認(rèn)識(shí)世界的觀點(diǎn)的變化：過程式將完成事務(wù)看成是一系列的步驟，而對(duì)象式卻將世界看成是由一系列對(duì)象組成的，這些對(duì)象之間交互合作完成特定的事務(wù)。從過程式到對(duì)象式，有著質(zhì)的變化，而非一般的修改和完善，由此帶來了語言（算法描述工具）的變化。編程語言影響思維，面向?qū)ο蟮乃季S方法又促進(jìn)了編程語言的發(fā)展。

　　目前，程序設(shè)計(jì)的一些后繼課程，如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等都進(jìn)行了同步跟進(jìn)，出現(xiàn)了諸如用C++或Java描述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教材。但編譯原理課程卻沒有及時(shí)跟進(jìn)，上述改變基本上沒有反映到編譯原理課程中。這門課程近20年來基本上沒有大的變化，教學(xué)內(nèi)容仍然是基于過程式語言展開的，編譯算法和模型描述是用PASCAL語言或者C語言。雖然個(gè)別教材加入了少量關(guān)于對(duì)象式語言編譯技術(shù)的內(nèi)容，那也是稍加點(diǎn)綴而已，作用不大。這就造成了一種奇怪的現(xiàn)象：對(duì)象式語言已經(jīng)成了高校計(jì)算機(jī)教學(xué)的主流語言，社會(huì)上大量使用的也是對(duì)象式語言，而我們的編譯原理教學(xué)仍然沿襲舊的一套。這種“狀態(tài)”嚴(yán)重地脫離了計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)的實(shí)際需要，因此需要進(jìn)行“調(diào)態(tài)”，其根本做法是“轉(zhuǎn)型”，即將本課程的討論對(duì)象從過程式語言轉(zhuǎn)到對(duì)象式語言。

　　國外近年關(guān)于編譯原理方面的新教材已經(jīng)有了重要改變，不再連篇累牘地討論那些已經(jīng)過時(shí)的內(nèi)容，增加了許多新的內(nèi)容。其中一個(gè)重大改變是出現(xiàn)了用對(duì)象式語言描述編譯算法和教學(xué)模型的編譯原理教材，如：用Java語言描述的編譯原理教材，且其教學(xué)模型為MiniJava。

　　這種改變也涉及到課程上機(jī)實(shí)踐。眾所周知，編譯原理課程的學(xué)術(shù)性和實(shí)踐性都很強(qiáng)：學(xué)術(shù)性是這門課程的`生命所在，實(shí)踐性是這門課程的活力所在。因而本課程的上機(jī)實(shí)踐也要作同步調(diào)整。

　　2 課程內(nèi)容圍繞對(duì)象式語言展開

　　研究程序設(shè)計(jì)語言的語法描述需要有文法理論的支持，老教材中文法、詞法分析和語法分析部分內(nèi)容基本上不需要作什么變動(dòng)。詞法分析主要依賴有窮狀態(tài)自動(dòng)機(jī)理論，語法分析主要講述LL方法和LR方法，其他方法略做介紹即可，無需展開討論。LL方法和LR方法含蓋了許多分析技術(shù)，理論性和應(yīng)用性都很強(qiáng)，完全可以代表主流技術(shù)。

　　重要的就是研究對(duì)象和教學(xué)模型的改變。首先，研究對(duì)象將從過程式程序設(shè)計(jì)語言轉(zhuǎn)到對(duì)象式程序設(shè)計(jì)語言（當(dāng)然還可以兼顧過程式），例如Java、C++等，圍繞實(shí)現(xiàn)這類語言的編譯實(shí)現(xiàn)技術(shù)展開討論。對(duì)象式程序設(shè)計(jì)語言的要素是封裝、繼承、多態(tài)性，在編譯實(shí)現(xiàn)時(shí)都必須仔細(xì)考慮。其次，涉及到對(duì)象式程序設(shè)計(jì)語言編譯程序教學(xué)的模型選擇問題。目前傳統(tǒng)的教材選擇的教學(xué)模型有PL/0、Tini C等。實(shí)踐證明，圍繞某個(gè)模型展開編譯設(shè)計(jì)技術(shù)的討論，效果是比較好的。課程研究對(duì)象和教學(xué)模型的改變涉及到調(diào)整的章節(jié)主要有語法分析、語義分析、代碼生成、符號(hào)表管理、存貯分配等方面。

　　一旦我們討論的模型發(fā)生變化，這些章節(jié)的內(nèi)容就要作很大調(diào)整。如對(duì)象式語言的作用域規(guī)則、語言動(dòng)態(tài)特性、模塊化封裝（類）、類的繼承、多態(tài)性的實(shí)現(xiàn)等，都需要具體的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，這些都要反映在教材和教學(xué)中。

　　就課程中關(guān)于代碼生成內(nèi)容來看，目前Java編譯程序生成Java虛擬機(jī)（JVM）代碼，C#生成MSIL虛擬機(jī)代碼。這兩個(gè)虛擬機(jī)作為教學(xué)模型來說可能比較復(fù)雜了一些，在教學(xué)中可以選定一個(gè)簡(jiǎn)單的子集;或者在PL/0虛擬機(jī)上適當(dāng)增加一些指令代碼，以便于代碼生成、存貯分配等部分的講解。

　　實(shí)踐證明，作為教學(xué)模型，在教材上提供一個(gè)小型語言的編譯程序供學(xué)生分析和研究，非常有利于加深對(duì)基本原理的理解和掌握。這個(gè)小型編譯程序可以比較小但應(yīng)該能夠說明一些基本問題，例如傳統(tǒng)的編譯原理課程中選擇PL/0編譯程序作為教學(xué)模型，就收到了比較好的教學(xué)效果。在對(duì)象式程序設(shè)計(jì)語言編譯原理課程中選擇Object—pl/0或者M(jìn)iniJava作為教學(xué)模型是比較恰當(dāng)?shù)�。前者是在傳統(tǒng)的PL/0語言上增加類，補(bǔ)充封裝、繼承、多態(tài)性之語言成分得到的;后者是對(duì)Java語言進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化得到的，其主要語法描述。

　　編譯原理課程可以圍繞此模型展開討論。國外已經(jīng)有這類教材出現(xiàn)，并且不少大學(xué)已經(jīng)開始使用。

　　3 用對(duì)象式語言描述編譯算法和教學(xué)模型

　　本課程中各類編譯算法都應(yīng)該伴隨著教學(xué)模型的變化，改用對(duì)象式語言來描述，如用Java語言描述或者用C++語言描述。其中一個(gè)重大的變化是教學(xué)模型如MiniJava或Object—pl/0要用對(duì)象式語言實(shí)現(xiàn)，也就是提出了教學(xué)模型的面向?qū)ο髽?gòu)造問題，這就比較好地將討論對(duì)象和描述討論對(duì)象的語言統(tǒng)一起來了。國外有的教材就選擇了用Java描述MiniJava編譯程序。

　　編譯程序是一個(gè)重要的中大型軟件，傳統(tǒng)的編譯程序大都是用PASCAL、C等語言描述的（參見圖2）。像編譯程序這樣的中大型程序如何用類這個(gè)工具來進(jìn)行分解，其實(shí)是對(duì)學(xué)生的對(duì)象式程序設(shè)計(jì)能力的一個(gè)重要檢驗(yàn)。學(xué)習(xí)用對(duì)象式語言來描述編譯程序，學(xué)生可能會(huì)受到一次嚴(yán)格的對(duì)象式語言程序設(shè)計(jì)訓(xùn)練，編譯程序如何用類這個(gè)工具進(jìn)行分解，這些類（對(duì)象）如何合作完成編譯任務(wù)，都需要較好的對(duì)象式程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。圖3是一個(gè)程序設(shè)計(jì)語言文法的面向?qū)ο蟊硎尽?/p>

　　傳統(tǒng)的編譯程序構(gòu)造主要存在如下一些問題：

　�。�1）傳統(tǒng)編譯程序試圖通過將編譯程序根據(jù)功能模塊分解，而使整個(gè)編譯程序的復(fù)雜性降低。這種方法雖然在一定程度上簡(jiǎn)化了編譯過程。但為了處理大型、復(fù)雜且多變的編譯程序，僅僅將它按照功能分解成詞法分析、語法分析、語義處理和代碼生成幾個(gè)階段是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

　�。�2）傳統(tǒng)的編譯程序構(gòu)造中，編譯的每個(gè)階段依然是大型、復(fù)雜的，且每個(gè)階段內(nèi)部依然存在復(fù)雜的聯(lián)系，這對(duì)編譯程序的可維護(hù)性沒有實(shí)際上的改變，反而造成維護(hù)困難。

　�。�3）雖然傳統(tǒng)的編譯程序構(gòu)造有著豐富的理論基礎(chǔ)，也有一些工具諸如Lex、Yacc等，但對(duì)一個(gè)具體的編譯程序的構(gòu)造仍然要從最基本的描述開始。傳統(tǒng)的編譯程序構(gòu)造的功能分解方法缺乏支持復(fù)用的良好機(jī)制。

　　總之，過程式程序設(shè)計(jì)范式存在的問題在編譯程序設(shè)計(jì)中廣泛存在。而用對(duì)象式程序設(shè)計(jì)語言來描述編譯程序，則對(duì)象式程序設(shè)計(jì)范式帶來的好處基本上都能夠得到。具體主要表現(xiàn)在：

　�。�1）編譯程序效率高。由于面向?qū)ο蟮木幾g程序構(gòu)造采用的是語法樹構(gòu)造法，可以得到上下文相關(guān)信息，并根據(jù)上下文進(jìn)行語法樹的優(yōu)化，所以生成的代碼效率高。

　�。�2）復(fù)用方便。由于語法類和具體的語法結(jié)構(gòu)一一對(duì)應(yīng)，所以在復(fù)用語法結(jié)構(gòu)時(shí)，可以直接得到能被復(fù)用的語法類，不需要經(jīng)過查找過程。

　　（3）修改方便。由于面向?qū)ο蠓椒ㄖ械姆庋b和多態(tài)等技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，語義處理方法中所用到的數(shù)據(jù)都是局部數(shù)據(jù)，因此要做語義修改時(shí)，只要繼承相應(yīng)的語法類，并且重載相應(yīng)的語義處理方法即可，需修改的內(nèi)容較之傳統(tǒng)方法要少。

　�。�4）有利于構(gòu)造編譯程序類庫，使得編譯程序的構(gòu)造能夠大量復(fù)用已有的類，這是更高層次上的復(fù)用。

　　4 課程實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)

　　計(jì)算機(jī)學(xué)科是一門技術(shù)學(xué)科，它雖然有一定的科學(xué)的成分，但工程技術(shù)的成分更多一些，因此需要加強(qiáng)動(dòng)手能力的培養(yǎng)。編譯原理課程除了注重它的原理性，還必須注重其實(shí)踐性。學(xué)習(xí)這門課程時(shí)，學(xué)生對(duì)編譯的理解往往只停留在書本的概念上，而不知道怎樣把編譯理論應(yīng)用到實(shí)際的編譯程序設(shè)計(jì)的實(shí)踐中。另外，有些學(xué)校只將教學(xué)內(nèi)容鎖定在文法、詞法分析（有窮狀態(tài)自動(dòng)機(jī)）、語法分析（LL、LR文法）上，以應(yīng)付學(xué)生考研的需要。這些做法使得學(xué)生很難掌握這門課程的精髓。

　　編譯系統(tǒng)可能是所有軟件系統(tǒng)中最復(fù)雜的系統(tǒng)之一，通過本課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)，還可以幫助學(xué)生掌握一些大、中型軟件設(shè)計(jì)的技術(shù)和技巧，提高學(xué)生面向?qū)ο筌浖_發(fā)的綜合能力。

　　傳統(tǒng)的編譯原理課程往往要求學(xué)生自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)詞法分析程序;實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于遞歸子程序遞歸下降分析程序或基于預(yù)測(cè)分析表的語法分析程序;為某虛擬機(jī)（例如PL/0虛擬機(jī)）生成代碼;對(duì)教學(xué)模型（例如PL/0）進(jìn)行擴(kuò)充，寫出完整的編譯程序等。且在此過程中學(xué)生可以借助詞法分析自動(dòng)生成程序Lex和語法分析自動(dòng)生成程序Yacc進(jìn)行有關(guān)實(shí)驗(yàn)。我們要求學(xué)生通過對(duì)教學(xué)模型的分析，能夠在機(jī)器上動(dòng)手實(shí)現(xiàn)一個(gè)小的編譯系統(tǒng)，以加深對(duì)編譯整個(gè)過程的一致性、連貫性、整體性的理解。

　　一旦我們的討論對(duì)象改變?yōu)閷?duì)象式語言，則其編譯程序語法和詞法分析的自動(dòng)生成不能再采用Lex、Yacc這類工具了，需要改用JavaCC（Java Compiler Compiler）或SableCC等，它們都能生成Java語言代碼;或者使用Jikespg（Jikes paser gernerator），它生成C++代碼。

　　我們初步制定了本課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)，它主要分四個(gè)層次：

　�。�1）借助JavaCC或SableCC等工具讓學(xué)生自動(dòng)生成小語言的詞法分析和語法分析程序。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是教會(huì)學(xué)生關(guān)于詞法分析和語法分析的自動(dòng)生成，同時(shí)弄清這些工具生成出來的代碼的程序結(jié)構(gòu)，特別是面向?qū)ο蟮念惤Y(jié)構(gòu)。

　�。�2）為上面生成的語法樹添加語義動(dòng)作，完成生成代碼的工作。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是讓學(xué)生理解如何在抽象語法樹上添加語義動(dòng)作，理解為虛擬機(jī)生成代碼的知識(shí)。

　�。�3）擴(kuò)展教學(xué)模型，如MiniJava，為其增加一些語言成分，如有關(guān)語句等，然后為其構(gòu)造完整的編譯程序。這一實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生把握編譯的總體，弄清各部分之間的關(guān)系。

　　（4）逐步構(gòu)造面向?qū)ο蟮木幾g程序類庫，使得“編寫”編譯程序逐步走向“組裝”編譯程序。

　　5 結(jié)束語

　　對(duì)計(jì)算機(jī)人才的層次結(jié)構(gòu)、知識(shí)、能力與素質(zhì)等方面的要求在很大程度上取決于計(jì)算機(jī)市場(chǎng)。我們需要與時(shí)俱進(jìn)，適時(shí)考慮相應(yīng)教學(xué)體系和內(nèi)容的改變。依賴過程范性的編譯原理課程勢(shì)必要被依賴對(duì)象范性的編譯原理課程所取代，這是軟件技術(shù)發(fā)展和社會(huì)實(shí)際應(yīng)用的需要。但建立本課程新的課程信念、課程價(jià)值、課程技術(shù)等尚需時(shí)日，需要不斷探索和創(chuàng)新。

　　編譯原理課程的改革不僅需要教師付出大量辛勤勞動(dòng)，及時(shí)跟進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，還需要好的教材、好的課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。《對(duì)象式程序設(shè)計(jì)語言編譯原理》便是我們按照上述思路來編寫的教材。

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