編譯原理實(shí)驗(yàn)教程

前言

　　本書是“編譯原理”相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)教材，既可作為與“編譯原理”理論課程教學(xué)同步展開的配套實(shí)驗(yàn)課程教材，也可作為一門獨(dú)立的綜合性實(shí)踐課程的教材?！　　熬幾g原理”課程介紹編譯器構(gòu)造的一般原理、基本設(shè)計(jì)方法和主要的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。在實(shí)際的教學(xué)和學(xué)習(xí)中，大家普遍認(rèn)為它是一門有用、抽象而難學(xué)的課程。其主要原因之一是課程實(shí)踐環(huán)節(jié)較為薄弱：缺乏系統(tǒng)的編譯原理實(shí)驗(yàn)教材，導(dǎo)致不能組織和指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有廣度和深度的課程實(shí)踐?！　≡谏钊胝{(diào)研國外典型編譯原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并對其進(jìn)行實(shí)踐的基礎(chǔ)之上，結(jié)合實(shí)際的教學(xué)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，作者設(shè)計(jì)出一套以“源語言一抽象語法樹一低級中間表示一匯編代碼的內(nèi)部表示一x86／MIPs匯編”為主線搭建的、基于組件的編譯原理實(shí)驗(yàn)體系，其中包括各種循序漸進(jìn)、規(guī)模適度、“綜觀全局、實(shí)現(xiàn)局部”、強(qiáng)調(diào)工程質(zhì)量規(guī)范的課程設(shè)計(jì)，并提供配套的實(shí)驗(yàn)支持庫和課程設(shè)計(jì)開發(fā)包。全書的課程設(shè)計(jì)分為以下4個(gè)層次，供不同深度的編譯原理教學(xué)選擇合適的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

內(nèi)容概要

　　是“編譯原理”相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)教材，以“源語言－抽象語法樹－低級中間表示－匯編代碼的內(nèi)部表示-x86／MIPS匯編”為主線搭建編譯原理課程的實(shí)驗(yàn)體系，設(shè)計(jì)安排了各種循序漸進(jìn)、規(guī)模適度、“綜觀全局、實(shí)現(xiàn)局部”、強(qiáng)調(diào)工程質(zhì)量規(guī)范的課程設(shè)計(jì)。第2章通過實(shí)現(xiàn)單函數(shù)的無類型結(jié)構(gòu)化語言SimpleMiniJOOL的簡單解釋器引導(dǎo)讀者開始編譯實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐；第3章到第8章圍繞多函數(shù)的強(qiáng)類型結(jié)構(gòu)化語言SkiOOMiniJOOL展開有關(guān)詞法分析、語法分析、語義分析、低級中間代碼生成、匯編代碼生成、寄存器分配等多種編譯原理骨干實(shí)驗(yàn)；第9章圍繞強(qiáng)類型的面向?qū)ο笳Z言MiniJOOL展開有關(guān)面向?qū)ο缶幾g的高級實(shí)驗(yàn)。《編譯原理實(shí)驗(yàn)教程》的課程實(shí)驗(yàn)涉及多種編程環(huán)境和工具，其工程開發(fā)接近實(shí)際?！毒幾g原理實(shí)驗(yàn)教程》配套光盤中提供了實(shí)驗(yàn)支持庫和課程設(shè)計(jì)開發(fā)包?！毒幾g原理實(shí)驗(yàn)教程》可作為高等院校計(jì)算機(jī)科學(xué)及相關(guān)專業(yè)的編譯原理實(shí)驗(yàn)教材，既可用來開展與理論課程教學(xué)同步的配套實(shí)驗(yàn)，又可用來安排獨(dú)立的綜合性實(shí)踐課程?！毒幾g原理實(shí)驗(yàn)教程》還可作為軟件工程碩士研究生工程實(shí)踐案例教材，以及供計(jì)算機(jī)軟件工程技術(shù)人員參考使用。

書籍目錄

第1章 概述1.1 本書的研制背景與目標(biāo)1.2 本書課程實(shí)驗(yàn)的構(gòu)成1.2.1 要實(shí)現(xiàn)的源語言1.2.2 目標(biāo)機(jī)的選擇1.2.3 中間表示1.2.4 匯編代碼的內(nèi)部表示1.2.5 編譯器組件及本書的課程實(shí)驗(yàn)概覽1.3 開發(fā)環(huán)境與工具1.3.1 開發(fā)環(huán)境與工具簡介1.3.2 環(huán)境變量設(shè)置1.3.3 Eclipse的安裝和使用1.3.4 XML與Ant簡介1.4 實(shí)驗(yàn)軟件包1.5 課程實(shí)驗(yàn)開展建議1.5.1 測試環(huán)境1.5.2 課程設(shè)計(jì)提交要求1.5.3 過程管理與控制第2章 一個(gè)簡單的程序解釋器2.1 SimpleMiniJOOL語言2.2 課程設(shè)計(jì)1：一個(gè)簡單的程序解釋器2.3 實(shí)驗(yàn)運(yùn)行平臺(tái)2.3.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)接口2.3.2 實(shí)驗(yàn)運(yùn)行平臺(tái)的工作機(jī)制2.3.3 實(shí)驗(yàn)運(yùn)行平臺(tái)的使用2.4 EclipseAST2.4.1 AST節(jié)點(diǎn)類2.4.2 AST類2.4.3 ASTVisitor類2.4.4 SimpleMiniJOOL語言涉及的AST節(jié)點(diǎn)類2.4.5 EclipseAST使用示例2.5 AST的圖形化顯示包——ASTView2.5.1 ASTView包中的類2.5.2 AST節(jié)點(diǎn)的輸出屬性及其定制2.5.3 在ASTViewer中顯示節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的低級中間表示2.6 設(shè)計(jì)模式2.6.1 工廠方法模式2.6.2 訪問者模式2.7 課程設(shè)計(jì)l開發(fā)和測試指南2.7.1 主要開發(fā)任務(wù)2.7.2 實(shí)現(xiàn)InterpVisitor類的一些指導(dǎo)2.7.3 在Eclipse下開發(fā)2.7.4 在控制臺(tái)下編譯和運(yùn)行2.7.5 測試要求第3章 詞法分析3.1 本章課程設(shè)計(jì)概述3.2 MiniJOOL語言的詞法3.3 課程設(shè)計(jì)2-1：用JFlex為MiniJOOL語言生成一個(gè)詞法分析器3.3.1 示例3.3.2 MiniJOOL語言的詞法分析器構(gòu)造3.4 課程設(shè)計(jì)2-2：手工編寫一個(gè)簡單的詞法分析器3.4.1 Block語言的詞法3.4.2 示例3.4.3 課程設(shè)計(jì)任務(wù)3.4.4 編譯和運(yùn)行指南3.5 課程設(shè)計(jì)2-3：編寫一個(gè)NFA生成器3.5.1 MLex詞法規(guī)范描述語言3.5.2 課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)3.5.3 課程設(shè)計(jì)任務(wù)3.6 課程設(shè)計(jì)2-4：編寫一個(gè)詞法分析器的生成器3.6.1 LexerCodeGenerator的輸入和輸出示例3.6.2 課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)3.7 JFlex詞法規(guī)范3.7.1 用戶代碼3.7.2 選項(xiàng)和聲明3.7.3 詞法規(guī)則3.7.4 如何匹配輸入流第4章 語法分析4.1 SkipOOMiniJOOL語言的語法4.1.1 類型、常量和變量4.1.2 語句4.1.3 表達(dá)式4.1.4 SkipOOMiniJOOL程序的總體結(jié)構(gòu)4.1.5 一個(gè)SkipOOMiniJOOL程序示例4.2 本章課程設(shè)計(jì)概述4.3 課程設(shè)計(jì)3-1：手工編寫一個(gè)語法分析器4.3.1 SimpleBlock語言4.3.2 如何引用課程設(shè)計(jì)2-2的詞法分析器類4.3.3 課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)4.3.4 課程設(shè)計(jì)任務(wù)4.4 課程設(shè)計(jì)3-2：用CuP生成一個(gè)能分析合法程序的語法分析器4.4.1 示例l：SimpleBlock語言的語法分析器4.4.2 SkipOOMiniJOOL語言涉及的AST節(jié)點(diǎn)類4.4.3 示例2：Block語言的語法分析器4.4.4 課程設(shè)計(jì)任務(wù)4.5 課程設(shè)計(jì)3-3：用JavaCC生成一個(gè)語法分析器4.5.1 示例：Block語言及其子語言的分析器4.5.2 課程設(shè)計(jì)任務(wù)4.6 課程設(shè)計(jì)3-4：用CUP生成一個(gè)有錯(cuò)誤處理能力的語法分析器4.6.1 錯(cuò)誤類型與錯(cuò)誤信息管理4.6.2 錯(cuò)誤恢復(fù)與處理機(jī)制4.6.3 示例4.6.4 課程設(shè)計(jì)任務(wù)4.7 課程設(shè)計(jì)3-5：用JavaCC生成一個(gè)有錯(cuò)誤處理能力的語法分析器4.7.1.JavaCC的錯(cuò)誤恢復(fù)機(jī)制4.7.2 錯(cuò)誤恢復(fù)與處理示例4.7.3 課程設(shè)計(jì)任務(wù)4.8 CUP與YACC4.8.1 YACC簡介4.8.2 CuP與YACC的文法規(guī)范描述文件的結(jié)構(gòu)4.8.3 文法符號4.8.4 一個(gè)簡單的例子4.8.5 錯(cuò)誤恢復(fù)……第5章 語義分析第6章 中間表示的轉(zhuǎn)換第7章 匯編語言及匯編代碼的內(nèi)部第8章 匯編代碼生成第9章 面向?qū)ο笳Z言的編譯第10章 綜合性課程設(shè)計(jì)

章節(jié)摘錄

　　第1章 概述　　編譯原理和技術(shù)是構(gòu)造程序設(shè)計(jì)語言編譯器的重要理論和技術(shù)基礎(chǔ)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和社會(huì)應(yīng)用需求的發(fā)展，編譯原理和技術(shù)也越來越多地應(yīng)用在諸如編輯系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理、軟件安全、程序理解和逆向工程等多個(gè)領(lǐng)域，并影響著高級語言的實(shí)現(xiàn)（如垃圾收集技術(shù)、代碼移植與移動(dòng)等）、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)化（指令集并行、線程級并行等）、新計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)（如精簡指令集計(jì)算機(jī)、復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)流機(jī)、向量機(jī)、超長指令字、單指令多數(shù)據(jù)陣列處理器、帶共享內(nèi)存的多處理器和帶分布內(nèi)存的多處理器）的設(shè)計(jì)、程序翻譯（如二進(jìn)制翻譯、數(shù)據(jù)庫查詢解釋器）以及提高軟件開發(fā)效率的工具（如類型檢查、邊界檢查、內(nèi)存管理）等。因此，“編譯原理”這門課程對計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的本科生來說也顯得越來越重要。　　在“編譯原理”課程的教學(xué)方面，單純的理論教學(xué)是不夠的，需要通過實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)學(xué)生對編譯原理和技術(shù)知識(shí)的理解、領(lǐng)會(huì)與掌握?！　∽鳛榫幾g原理和技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教材，既可以作為與“編譯原理”理論課程教學(xué)同步展開的配套實(shí)驗(yàn)課程教材，也可以作為一門獨(dú)立的綜合性實(shí)踐課程的教材。在本章各節(jié)中，將依次介紹本書的研制背景與目標(biāo)、所設(shè)計(jì)的課程實(shí)驗(yàn)的構(gòu)成、實(shí)驗(yàn)環(huán)境與工具、配套實(shí)驗(yàn)軟件包的組成，最后結(jié)合作者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)給出一些課程實(shí)驗(yàn)開展的建議?！　?.1 本書的研制背景與目標(biāo)　　自20世紀(jì)80年代中期至2006年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生的編譯原理實(shí)驗(yàn)一直以閱讀和擴(kuò)展PL／O語言的編譯器為基礎(chǔ)。PL／O語言過于簡單且不支持帶參數(shù)的函數(shù)等，限制了以這種語言為基礎(chǔ)的編譯原理課程實(shí)踐的深度和意義。這種實(shí)驗(yàn)設(shè)置已經(jīng)不能適應(yīng)教學(xué)的需要和對不斷發(fā)展的現(xiàn)代編譯技術(shù)的學(xué)習(xí)理解。

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