編譯原理實驗教程

前言

　　本書是“編譯原理”相關(guān)課程的實驗教材，既可作為與“編譯原理”理論課程教學(xué)同步展開的配套實驗課程教材，也可作為一門獨立的綜合性實踐課程的教材?！　　熬幾g原理”課程介紹編譯器構(gòu)造的一般原理、基本設(shè)計方法和主要的實現(xiàn)技術(shù)。在實際的教學(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踐環(huán)節(jié)較為薄弱：缺乏系統(tǒng)的編譯原理實驗教材，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踐?！　≡谏钊胝{(diào)研國外典型編譯原理實驗內(nèi)容并對其進(jìn)行實踐的基礎(chǔ)之上，結(jié)合實際的教學(xué)和實踐經(jīng)驗，作者設(shè)計出一套以“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驗體系，其中包括各種循序漸進(jìn)、規(guī)模適度、“綜觀全局、實現(xiàn)局部”、強(qiáng)調(diào)工程質(zhì)量規(guī)范的課程設(shè)計，并提供配套的實驗支持庫和課程設(shè)計開發(fā)包。全書的課程設(shè)計分為以下4個層次，供不同深度的編譯原理教學(xué)選擇合適的實驗內(nèi)容。

內(nèi)容概要

　　是“編譯原理”相關(guān)課程的實驗教材，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驗體系，設(shè)計安排了各種循序漸進(jìn)、規(guī)模適度、“綜觀全局、實現(xiàn)局部”、強(qiáng)調(diào)工程質(zhì)量規(guī)范的課程設(shè)計。第2章通過實現(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)讀者開始編譯實驗的實踐；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驗；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的高級實驗?！毒幾g原理實驗教程》的課程實驗涉及多種編程環(huán)境和工具，其工程開發(fā)接近實際?！毒幾g原理實驗教程》配套光盤中提供了實驗支持庫和課程設(shè)計開發(fā)包?！毒幾g原理實驗教程》可作為高等院校計算機(jī)科學(xué)及相關(guān)專業(yè)的編譯原理實驗教材，既可用來開展與理論課程教學(xué)同步的配套實驗，又可用來安排獨立的綜合性實踐課程?！毒幾g原理實驗教程》還可作為軟件工程碩士研究生工程實踐案例教材，以及供計算機(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 本書課程實驗的構(gòu)成1.2.1 要實現(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驗概覽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 實驗軟件包1.5 課程實驗開展建議1.5.1 測試環(huán)境1.5.2 課程設(shè)計提交要求1.5.3 過程管理與控制第2章 一個簡單的程序解釋器2.1 SimpleMiniJOOL語言2.2 課程設(shè)計1：一個簡單的程序解釋器2.3 實驗運行平臺2.3.1 實驗平臺接口2.3.2 實驗運行平臺的工作機(jī)制2.3.3 實驗運行平臺的使用2.4 EclipseAST2.4.1 AST節(jié)點類2.4.2 AST類2.4.3 ASTVisitor類2.4.4 SimpleMiniJOOL語言涉及的AST節(jié)點類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)點的輸出屬性及其定制2.5.3 在ASTViewer中顯示節(jié)點對應(yīng)的低級中間表示2.6 設(shè)計模式2.6.1 工廠方法模式2.6.2 訪問者模式2.7 課程設(shè)計l開發(fā)和測試指南2.7.1 主要開發(fā)任務(wù)2.7.2 實現(xiàn)InterpVisitor類的一些指導(dǎo)2.7.3 在Eclipse下開發(fā)2.7.4 在控制臺下編譯和運行2.7.5 測試要求第3章 詞法分析3.1 本章課程設(shè)計概述3.2 MiniJOOL語言的詞法3.3 課程設(shè)計2-1：用JFlex為MiniJOOL語言生成一個詞法分析器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2-2：手工編寫一個簡單的詞法分析器3.4.1 Block語言的詞法3.4.2 示例3.4.3 課程設(shè)計任務(wù)3.4.4 編譯和運行指南3.5 課程設(shè)計2-3：編寫一個NFA生成器3.5.1 MLex詞法規(guī)范描述語言3.5.2 課程設(shè)計指導(dǎo)3.5.3 課程設(shè)計任務(wù)3.6 課程設(shè)計2-4：編寫一個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)計指導(dǎo)3.7 JFlex詞法規(guī)范3.7.1 用戶代碼3.7.2 選項和聲明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SkipOOMiniJOOL程序示例4.2 本章課程設(shè)計概述4.3 課程設(shè)計3-1：手工編寫一個語法分析器4.3.1 SimpleBlock語言4.3.2 如何引用課程設(shè)計2-2的詞法分析器類4.3.3 課程設(shè)計指導(dǎo)4.3.4 課程設(shè)計任務(wù)4.4 課程設(shè)計3-2：用CuP生成一個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)點類4.4.3 示例2：Block語言的語法分析器4.4.4 課程設(shè)計任務(wù)4.5 課程設(shè)計3-3：用JavaCC生成一個語法分析器4.5.1 示例：Block語言及其子語言的分析器4.5.2 課程設(shè)計任務(wù)4.6 課程設(shè)計3-4：用CUP生成一個有錯誤處理能力的語法分析器4.6.1 錯誤類型與錯誤信息管理4.6.2 錯誤恢復(fù)與處理機(jī)制4.6.3 示例4.6.4 課程設(shè)計任務(wù)4.7 課程設(shè)計3-5：用JavaCC生成一個有錯誤處理能力的語法分析器4.7.1.JavaCC的錯誤恢復(fù)機(jī)制4.7.2 錯誤恢復(fù)與處理示例4.7.3 課程設(shè)計任務(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 一個簡單的例子4.8.5 錯誤恢復(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

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)計語言編譯器的重要理論和技術(shù)基礎(chǔ)。隨著計算機(jī)技術(shù)和社會應(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領(lǐng)域，并影響著高級語言的實現(xiàn)（如垃圾收集技術(shù)、代碼移植與移動等）、計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)化（指令集并行、線程級并行等）、新計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)（如精簡指令集計算機(jī)、復(fù)雜指令集計算機(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、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，需要通過實驗加強(qiáng)學(xué)生對編譯原理和技術(shù)知識的理解、領(lǐng)會與掌握?！　∽鳛榫幾g原理和技術(shù)的實驗教材，既可以作為與“編譯原理”理論課程教學(xué)同步展開的配套實驗課程教材，也可以作為一門獨立的綜合性實踐課程的教材。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)計的課程實驗的構(gòu)成、實驗環(huán)境與工具、配套實驗軟件包的組成，最后結(jié)合作者的實踐經(jīng)驗給出一些課程實驗開展的建議。　　1.1 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)計算機(jī)專業(yè)本科生的編譯原理實驗一直以閱讀和擴(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)的編譯原理課程實踐的深度和意義。這種實驗設(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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