編譯原理小論文

時間：2021-03-29 17:25:07 論文我要投稿

編譯原理小論文

　　編譯原理是計算機專業的一門重要專業課，旨在介紹編譯程序構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：本文探討了在計算機軟件技術快速發展的情況下，高校計算機類專業編譯原理課程的改革問題。提出了編譯原理課程教學模型從過程式向對象式的轉變、編譯程序的面向對象構造（包括編譯算法的描述）等問題，以及由此帶來的教學內容的調整和課程實驗的設計問題。

　　關鍵詞：編譯程序;教學改革;對象式程序設計;Java

　　1 引言

　　編譯原理課程是高校計算機類專業的重要基礎和骨干課程。編譯原理對計算機專業的學生的重要性與高等數學對理科學生的重要性幾乎可以相提并論。同時，由于這門課程涉及其他多門課程的知識，使得它成為大學階段中最難學的課程之一。

　　從表面上看，編譯程序是將高級語言源程序翻譯成低級語言程序，但編譯程序構造的基本原理和技術也廣泛應用于一般軟件的設計和實現，其中的設計思想、算法、思維方式和技術都可能會對學生今后的職業發展產生比較大的影響。

　　當今，程序設計已經基本上從傳統的過程式轉向對象式，并且正在從對象式轉向組件型。這其實是程序設計范型的變遷，是在計算機技術背景下認識世界的觀點的變化：過程式將完成事務看成是一系列的步驟，而對象式卻將世界看成是由一系列對象組成的，這些對象之間交互合作完成特定的事務。從過程式到對象式，有著質的變化，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，面向對象的思維方法又促進了編程語言的發展。

　　目前，程序設計的一些后繼課程，如數據結構等都進行了同步跟進，出現了諸如用C++或Java描述的數據結構教材。但編譯原理課程卻沒有及時跟進，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，教學內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。雖然個別教材加入了少量關于對象式語言編譯技術的內容，那也是稍加點綴而已，作用不大。這就造成了一種奇怪的現象：對象式語言已經成了高校計算機教學的主流語言，社會上大量使用的也是對象式語言，而我們的編譯原理教學仍然沿襲舊的一套。這種“狀態”嚴重地脫離了計算機技術的發展和社會的實際需要，因此需要進行“調態”，其根本做法是“轉型”，即將本課程的討論對象從過程式語言轉到對象式語言。

　　國外近年關于編譯原理方面的新教材已經有了重要改變，不再連篇累牘地討論那些已經過時的內容，增加了許多新的內容。其中一個重大改變是出現了用對象式語言描述編譯算法和教學模型的編譯原理教材，如：用Java語言描述的編譯原理教材，且其教學模型為MiniJava。

　　這種改變也涉及到課程上機實踐。眾所周知，編譯原理課程的學術性和實踐性都很強：學術性是這門課程的`生命所在，實踐性是這門課程的活力所在。因而本課程的上機實踐也要作同步調整。

　　2 課程內容圍繞對象式語言展開

　　研究程序設計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容基本上不需要作什么變動。詞法分析主要依賴有窮狀態自動機理論，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，理論性和應用性都很強，完全可以代表主流技術。

　　重要的就是研究對象和教學模型的改變。首先，研究對象將從過程式程序設計語言轉到對象式程序設計語言（當然還可以兼顧過程式），例如Java、C++等，圍繞實現這類語言的編譯實現技術展開討論。對象式程序設計語言的要素是封裝、繼承、多態性，在編譯實現時都必須仔細考慮。其次，涉及到對象式程序設計語言編譯程序教學的模型選擇問題。目前傳統的教材選擇的教學模型有PL/0、Tini C等。實踐證明，圍繞某個模型展開編譯設計技術的討論，效果是比較好的。課程研究對象和教學模型的改變涉及到調整的章節主要有語法分析、語義分析、代碼生成、符號表管理、存貯分配等方面。

　　一旦我們討論的模型發生變化，這些章節的內容就要作很大調整。如對象式語言的作用域規則、語言動態特性、模塊化封裝（類）、類的繼承、多態性的實現等，都需要具體的技術來實現，這些都要反映在教材和教學中。

　　就課程中關于代碼生成內容來看，目前Java編譯程序生成Java虛擬機（JVM）代碼，C#生成MSIL虛擬機代碼。這兩個虛擬機作為教學模型來說可能比較復雜了一些，在教學中可以選定一個簡單的子集;或者在PL/0虛擬機上適當增加一些指令代碼，以便于代碼生成、存貯分配等部分的講解。

　　實踐證明，作為教學模型，在教材上提供一個小型語言的編譯程序供學生分析和研究，非常有利于加深對基本原理的理解和掌握。這個小型編譯程序可以比較小但應該能夠說明一些基本問題，例如傳統的編譯原理課程中選擇PL/0編譯程序作為教學模型，就收到了比較好的教學效果。在對象式程序設計語言編譯原理課程中選擇Object—pl/0或者MiniJava作為教學模型是比較恰當的。前者是在傳統的PL/0語言上增加類，補充封裝、繼承、多態性之語言成分得到的;后者是對Java語言進行適當簡化得到的，其主要語法描述。

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

　　3 用對象式語言描述編譯算法和教學模型

　　本課程中各類編譯算法都應該伴隨著教學模型的變化，改用對象式語言來描述，如用Java語言描述或者用C++語言描述。其中一個重大的變化是教學模型如MiniJava或Object—pl/0要用對象式語言實現，也就是提出了教學模型的面向對象構造問題，這就比較好地將討論對象和描述討論對象的語言統一起來了。國外有的教材就選擇了用Java描述MiniJava編譯程序。

　　編譯程序是一個重要的中大型軟件，傳統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工具來進行分解，其實是對學生的對象式程序設計能力的一個重要檢驗。學習用對象式語言來描述編譯程序，學生可能會受到一次嚴格的對象式語言程序設計訓練，編譯程序如何用類這個工具進行分解，這些類（對象）如何合作完成編譯任務，都需要較好的對象式程序設計基礎。圖3是一個程序設計語言文法的面向對象表示。

　　傳統的編譯程序構造主要存在如下一些問題：

　　（1）傳統編譯程序試圖通過將編譯程序根據功能模塊分解，而使整個編譯程序的復雜性降低。這種方法雖然在一定程度上簡化了編譯過程。但為了處理大型、復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階段是遠遠不夠的。

　　（2）傳統的編譯程序構造中，編譯的每個階段依然是大型、復雜的，且每個階段內部依然存在復雜的聯系，這對編譯程序的可維護性沒有實際上的改變，反而造成維護困難。

　　（3）雖然傳統的編譯程序構造有著豐富的理論基礎，也有一些工具諸如Lex、Yacc等，但對一個具體的編譯程序的構造仍然要從最基本的描述開始。傳統的編譯程序構造的功能分解方法缺乏支持復用的良好機制。

　　總之，過程式程序設計范式存在的問題在編譯程序設計中廣泛存在。而用對象式程序設計語言來描述編譯程序，則對象式程序設計范式帶來的好處基本上都能夠得到。具體主要表現在：

　　（1）編譯程序效率高。由于面向對象的編譯程序構造采用的是語法樹構造法，可以得到上下文相關信息，并根據上下文進行語法樹的優化，所以生成的代碼效率高。

　　（2）復用方便。由于語法類和具體的語法結構一一對應，所以在復用語法結構時，可以直接得到能被復用的語法類，不需要經過查找過程。

　　（3）修改方便。由于面向對象方法中的封裝和多態等技術的實現，語義處理方法中所用到的數據都是局部數據，因此要做語義修改時，只要繼承相應的語法類，并且重載相應的語義處理方法即可，需修改的內容較之傳統方法要少。

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

　　4 課程實驗的設計

　　計算機學科是一門技術學科，它雖然有一定的科學的成分，但工程技術的成分更多一些，因此需要加強動手能力的培養。編譯原理課程除了注重它的原理性，還必須注重其實踐性。學習這門課程時，學生對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用到實際的編譯程序設計的實踐中。另外，有些學校只將教學內容鎖定在文法、詞法分析（有窮狀態自動機）、語法分析（LL、LR文法）上，以應付學生考研的需要。這些做法使得學生很難掌握這門課程的精髓。

　　編譯系統可能是所有軟件系統中最復雜的系統之一，通過本課程實踐環節的教學，還可以幫助學生掌握一些大、中型軟件設計的技術和技巧，提高學生面向對象軟件開發的綜合能力。

　　傳統的編譯原理課程往往要求學生自己實現一個詞法分析程序;實現一個基于遞歸子程序遞歸下降分析程序或基于預測分析表的語法分析程序;為某虛擬機（例如PL/0虛擬機）生成代碼;對教學模型（例如PL/0）進行擴充，寫出完整的編譯程序等。且在此過程中學生可以借助詞法分析自動生成程序Lex和語法分析自動生成程序Yacc進行有關實驗。我們要求學生通過對教學模型的分析，能夠在機器上動手實現一個小的編譯系統，以加深對編譯整個過程的一致性、連貫性、整體性的理解。

　　一旦我們的討論對象改變為對象式語言，則其編譯程序語法和詞法分析的自動生成不能再采用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踐環節，它主要分四個層次：

　　（1）借助JavaCC或SableCC等工具讓學生自動生成小語言的詞法分析和語法分析程序。這個實驗的目的是教會學生關于詞法分析和語法分析的自動生成，同時弄清這些工具生成出來的代碼的程序結構，特別是面向對象的類結構。

　　（2）為上面生成的語法樹添加語義動作，完成生成代碼的工作。這個實驗的目的是讓學生理解如何在抽象語法樹上添加語義動作，理解為虛擬機生成代碼的知識。

　　（3）擴展教學模型，如MiniJava，為其增加一些語言成分，如有關語句等，然后為其構造完整的編譯程序。這一實驗讓學生把握編譯的總體，弄清各部分之間的關系。

　　（4）逐步構造面向對象的編譯程序類庫，使得“編寫”編譯程序逐步走向“組裝”編譯程序。

　　5 結束語

　　對計算機人才的層次結構、知識、能力與素質等方面的要求在很大程度上取決于計算機市場。我們需要與時俱進，適時考慮相應教學體系和內容的改變。依賴過程范性的編譯原理課程勢必要被依賴對象范性的編譯原理課程所取代，這是軟件技術發展和社會實際應用的需要。但建立本課程新的課程信念、課程價值、課程技術等尚需時日，需要不斷探索和創新。

　　編譯原理課程的改革不僅需要教師付出大量辛勤勞動，及時跟進技術的發展，還需要好的教材、好的課程實驗設計。《對象式程序設計語言編譯原理》便是我們按照上述思路來編寫的教材。

　　參考文獻

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