[編譯原理]

本科課程教學(xué)大綱（理工醫(yī)類/電氣學(xué)院）

課程負(fù)責(zé)人:張鑒新 主 審:
一、課程描述及課程目標(biāo)

（一）課程描述

本課程主要講述高級語言翻譯為計算機(jī)能執(zhí)行的代碼的原理,、過程,、方法和技術(shù)，核心是介紹高級語言到匯編語言的翻譯,。讓學(xué)生理解編譯和高級語言程序之間的關(guān)系,，掌握詞法分析、語法分析、語義分析,、中間代碼生成,、代碼優(yōu)化和目標(biāo)代碼生成等各個階段的原理、方法和實現(xiàn)技術(shù),，真正認(rèn)識計算機(jī)信息處理的實質(zhì),、訓(xùn)練抽象思維能力、體驗系統(tǒng)軟件的開發(fā)過程,，進(jìn)一步提升計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的專業(yè)素養(yǎng),。

（二）課程目標(biāo)

1. 掌握形式語言和自動機(jī)的基本概念，理解高級語言編譯的基本原理,，并能夠?qū)⑦@些原理應(yīng)用于高級語言的設(shè)計之中,；核心能力1

2. 理解編譯程序的結(jié)構(gòu)及各個模塊的功能，利用軟件工程方法分析和設(shè)計某語言的編譯程序的各個模塊,，并能夠選擇合適的方法實現(xiàn),。核心能力2

3. 能夠理解現(xiàn)有某高級語言的編譯系統(tǒng)中各模塊的功能和實現(xiàn)方法，能夠?qū)Σ煌椒ǖ膬?yōu)劣進(jìn)行對比和分析,；核心能力3

4.能夠主動做好課前預(yù)習(xí)和課后實踐,，養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的意識和提高不斷學(xué)習(xí)的能力，核心能力6,。

二,、課程內(nèi)容

（一）第1講 第一章 編譯原理概述&第二章 文法

主要知識點:

1.1 什么叫編譯原理

1.2 編譯原理概述

1.3 符號表管理

1.4 編譯各階段的分組

1.5 編譯技術(shù)的應(yīng)用

2.1 文法預(yù)備知識

2.2 文法非形式的討論

教學(xué)要求:通過本次課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解編譯原理的基本概念,掌握編譯原理的全過程,清楚各階段的工作內(nèi)容及編譯技術(shù)的應(yīng)用,。

重點:編譯原理概述,。

難點:編譯原理概述。

采用的教學(xué)方法:案例法--列舉英文翻譯中文的過程來描述編譯原理各階段.

講授學(xué)時:3學(xué)時

（二）第2講 第二章 文法和語言

主要知識點:

2.3 文法和語言的形式定義

2.4 語法樹和二義性文法

2.5 句子的分析

2.6 有關(guān)文法的實用限制

教學(xué)要求:通過本次課程的學(xué)習(xí),，使學(xué)生了解文法的基礎(chǔ)知識,掌握文法的定義,最左推導(dǎo)和最右推導(dǎo),語法樹的畫法以及文法是否具有二義性的判斷方法,。

重點:文法和語言的形式定義、語法樹和二義性文法,。

難點:文法和語言的形式定義,。

采用的教學(xué)方法:案例法--列舉了中文和英文句子的推導(dǎo)過程，從而讓學(xué)生明白文法和語言的定義.

講授學(xué)時:3學(xué)時

（三）第3講 第三章 詞法分析

主要知識點:

3.1 詞法分析程序的功能及實現(xiàn)方案

3.2 單詞的種類及詞法分析程序的輸出形式

3.3 正則文法和狀態(tài)圖

3.4 詞法分析程序的設(shè)計與實現(xiàn)

教學(xué)要求:通過本次課程的學(xué)習(xí),，使學(xué)生了解詞法分析的主要任務(wù),，掌握詞法分析程序的設(shè)計思路，正則文法和狀態(tài)圖相互轉(zhuǎn)換的方法,。

重點:正則文法和狀態(tài)圖,。

難點:正則文法和狀態(tài)圖。

采用的教學(xué)方法:案例法,。

講授學(xué)時:3學(xué)時

（四）第4講 第三章 詞法分析

主要知識點:

3.5 正則表達(dá)式與有窮自動機(jī)

教學(xué)要求:通過本次課程的學(xué)習(xí),，使學(xué)生掌握正則表達(dá)式與有窮自動的轉(zhuǎn)換方法,。

重點:正則表達(dá)式與有窮自動機(jī)。

難點:正則表達(dá)式與有窮自動機(jī),。

采用的教學(xué)方法:案例法,。

講授學(xué)時:3學(xué)時

（五）第5講 第三章 詞法分析

主要知識點:

3.6 正則文法、正則表達(dá)式與有窮自動機(jī)相互轉(zhuǎn)換

教學(xué)要求:通過本次課程的學(xué)習(xí),，使學(xué)生掌握正則表達(dá)式與有窮自動的轉(zhuǎn)換方法,。

重點:正則表達(dá)式與有窮自動機(jī)。

難點:正則表達(dá)式與有窮自動機(jī),。

采用的教學(xué)方法:案例法,。

講授學(xué)時:3學(xué)時

（六）第6講 第四章 自頂向下語法分析

主要知識點:

4.1 自頂向下語法分析的思想

4.2 左遞歸和回溯問題

4.3 遞歸子程序法

教學(xué)要求:通過本次課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解自頂向下的語法分析方法,，對左遞歸和回溯的問題應(yīng)該如何解決,，掌握遞歸子程序法。

重點:左遞歸和回溯問題,、遞歸子程序法,。

難點:左遞歸和回溯問題。

采用的教學(xué)方法:案例法,。

講授學(xué)時:3學(xué)時

（七）第7講 第四章 自頂向下語法分析

主要知識點:

4.4 LL(1)分析法

教學(xué)要求:通過本次課程的學(xué)習(xí),，使學(xué)生掌握LL（1）分析法的總控算法的基本思想，會計算FIRST,、FOLLOW集合,。

重點:計算FIRST、FOLLOW集合,。

難點:計算FIRST、FOLLOW集合,。

采用的教學(xué)方法:案例法,。

講授學(xué)時:3學(xué)時

（八）第8講 第四章 自頂向下語法分析

主要知識點:

4.4 LL(1)分析法

教學(xué)要求:通過本次課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握LL（1）分析法的總控算法的基本思想,，會計算SELECT集合及構(gòu)造分析表,。

重點:計算SELECT集合及構(gòu)造分析表。

難點:計算SELECT集合及構(gòu)造分析表,。

采用的教學(xué)方法:案例法,。

講授學(xué)時:3學(xué)時

（九）第9講 第五章 自底向上語法分析

主要知識點:

5.1 移進(jìn)-歸約分析

5.2 簡單優(yōu)先分析法

5.3 算符優(yōu)先分析法

教學(xué)要求:通過本次課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解自底向上的語法分析思想,，掌握簡單優(yōu)先和算符優(yōu)先分析法,。

重點:簡單優(yōu)先分析法、算符優(yōu)先分析法,。

難點:算符優(yōu)先分析法,。

采用的教學(xué)方法:案例法,。

講授學(xué)時:3學(xué)時

（十）第10講 第五章 自底向上語法分析

主要知識點:

5.4 優(yōu)先函數(shù)

5.5 LR分析法

教學(xué)要求:通過本次課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握優(yōu)先函數(shù)和算符優(yōu)先分析法,。

重點:LR分析法,。

難點:LR分析法。

采用的教學(xué)方法:案例法,。

講授學(xué)時:3學(xué)時

（十一）第11講 第五章 自底向上語法分析

主要知識點:

5.6 SLR(1)分析法

5.5 LR（1）,、LALR分析法

教學(xué)要求:通過本次課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握SLR(1)分析法,、LR（1）和LALR分析法,。

重點:SLR(1)分析法、LR（1）分析法,。

難點:SLR(1)分析法,。

采用的教學(xué)方法:案例法。

講授學(xué)時:3學(xué)時

（十二）第12講 第六章 語法制導(dǎo)翻譯及中間代碼生成

主要知識點:

6.1 屬性文法

6.2 語法制導(dǎo)翻譯概述

6.3 中間代碼生成

6.4 簡單賦值語句翻譯

教學(xué)要求:通過本次課程的學(xué)習(xí),，使學(xué)生了解屬性文法和語法制導(dǎo)翻譯概述,，中間代碼生成的形式，理解簡單賦值語句翻譯的過程,。

重點:中間代碼生成,、簡單賦值語句翻譯。

難點:簡單賦值語句翻譯,。

采用的教學(xué)方法:案例法,。

講授學(xué)時:3學(xué)時

（十三）第13講 第六章 語法制導(dǎo)翻譯及中間代碼生成

主要知識點:

6.5 布爾表達(dá)式翻譯

6.6 條件語句翻譯

6.7 說明語句翻譯

6.8 數(shù)組和結(jié)構(gòu)翻譯

教學(xué)要求:通過本次課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生理解布爾表達(dá)式,、條件語句,、說明語句和數(shù)組及結(jié)構(gòu)翻譯的過程。

重點:布爾表達(dá)式翻譯,。

難點:布爾表達(dá)式翻譯,。

采用的教學(xué)方法:案例法。

講授學(xué)時:3學(xué)時

（十四）第14講 第七章 符號表管理技術(shù)&第八章 錯誤處理

主要知識點:

7.1 符號表概述

7.2 符號表組織與內(nèi)容

7.3 非分程序結(jié)構(gòu)語言的符號表組織

7.4 分程序結(jié)構(gòu)語言的符號表組織

8.1 錯誤分類

8.2 錯誤診察和報告

8.3 錯誤處理技術(shù)

教學(xué)要求:通過本次課程的學(xué)習(xí),，使學(xué)生了解符號表管理和錯誤處理技術(shù),，能夠區(qū)分非分程序結(jié)構(gòu)語言的符號表組織和分程序結(jié)構(gòu)語言的符號表組織。

重點:分程序結(jié)構(gòu)語言的符號表組織,、非分程序結(jié)構(gòu)語言的符號表組織,。

難點:分程序結(jié)構(gòu)語言的符號表組織、非分程序結(jié)構(gòu)語言的符號表組織,。

采用的教學(xué)方法:案例法,。

講授學(xué)時:3學(xué)時

（十五）第15講 第九章 目標(biāo)程序運行時的存儲組織

主要知識點:

9.1 數(shù)據(jù)空間三種不同使用方法和管理方法

9.2 棧式存儲分配

9.3 參數(shù)傳遞

教學(xué)要求:通過本次課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解目標(biāo)程序運行時的存儲組織,，掌握數(shù)據(jù)空間三種不同使用方法和管理方法和棧式存儲分配,。

重點:數(shù)據(jù)空間三種不同使用方法和管理方法,、棧式存儲分配。

難點:數(shù)據(jù)空間三種不同使用方法和管理方法,、棧式存儲分配,。

采用的教學(xué)方法:案例法。

講授學(xué)時:3學(xué)時

（十六）第16講 第十章 代碼優(yōu)化

主要知識點:

10.1 優(yōu)化的例子

10.2 基本塊優(yōu)化

10.3 循環(huán)優(yōu)化

教學(xué)要求:通過本次課程的學(xué)習(xí),，使學(xué)生了解代碼優(yōu)化的過程,，掌握簡單優(yōu)化的方法。

重點:基本塊優(yōu)化,、循環(huán)優(yōu)化,。

難點:基本塊優(yōu)化、循環(huán)優(yōu)化,。

采用的教學(xué)方法:案例法,。

講授學(xué)時:3學(xué)時

（十七）第17講 第十一章 編譯程序生成方法和工具

主要知識點:

11.1 編譯程序的書寫語言

11.2 自編譯性

11.3 自展

11.4 編譯程序的移植

11.5 編譯程序的自動生成

教學(xué)要求:通過本次課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解編譯程序的書寫語言,、自編譯性,，對編譯程序如何移植及自動生成有一定了解。

重點:自編譯性,、編譯程序的移植,、編譯程序的自動生成。

難點:編譯程序的移植,。

采用的教學(xué)方法:案例法,。

講授學(xué)時:3學(xué)時

三、課程的預(yù)期學(xué)習(xí)成果

在本門課程結(jié)束時,，學(xué)生應(yīng)該能夠:

1,、正確理解什么是編譯程序；了解編譯程序工作的基本過程及其各階段的基本任務(wù),。

2,、正確理解上下文無關(guān)文法基本概念，包括:文法的定義,、編寫、句型,、句子,、語言、語法樹,、二義性等,；理解三種參數(shù)傳遞方式:傳值、傳地址,、傳名的含義,。

3,、理解詞法分析器功能及形式；熟練掌握詞法分析器設(shè)計的原理,，掌握運用狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖進(jìn)行詞法分析器設(shè)計,。

4、正確理解自上而下分析的基本思想,；熟練掌握遞歸下降分析基本方法:消除左遞歸,，消除回溯，構(gòu)造遞歸下降子程序,；掌握預(yù)測分析程序的基本原理和預(yù)測分析表構(gòu)造,；理解LL(1)方法的定義。正確理解自下而上語法分析的基本思想,，以及歸約,、短語、句柄,、分析樹等概念,；掌握算符優(yōu)先分析基本方法:算符優(yōu)先表和和算符優(yōu)先函數(shù)構(gòu)造技術(shù)。

5,、正確理解語法制導(dǎo)翻譯基本原理,；掌握基于屬性文法的處理方法，了解自上而下分析制導(dǎo)翻譯基本思想和實現(xiàn)方法,。熟悉常見的幾種中間語言:四元式,、三元式、逆波蘭表示,；掌握各種語句到四元式的翻譯方法,，包括:簡單算術(shù)表達(dá)式，布爾表達(dá)式,，控制語句,，數(shù)組引用，過程調(diào)用等,。

6,、理解符號表的作用及符號表組織和使用方法，了解名字的作用范圍,，了解符號表中一般應(yīng)包含的內(nèi)容,。

7、正確理解目標(biāo)程序運行進(jìn)存儲空間的使用和組織管理方式,；理解靜態(tài)分配和動態(tài)存儲分配基本思想,；掌握存儲分配的處理方式；掌握棧式動態(tài)分配中活動記錄的作用,、組織,、內(nèi)容及使用,；了解嵌套過程語言程序運行時整個運行棧的內(nèi)容的組織。

8,、正確理解代碼優(yōu)化的定義和各種可能的優(yōu)化概念,；掌握用DAG表示進(jìn)行局部優(yōu)化的方法。

9,、正確理解代碼生成過程的基本問題,，理解待用信息、寄存器描述和地址描述等概念,；掌握簡單代碼生成算法,、寄存器分配策略。

四,、 課程要求

（一）出勤

學(xué)生應(yīng)積極參與課堂教學(xué)并完成相關(guān)的作業(yè),、實驗內(nèi)容。

（二）閱讀資料

學(xué)生應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行課前預(yù)習(xí),，閱讀教材和指定參考書及重要的參考文獻(xiàn),。

（三）課堂展示

根據(jù)時間及課堂班人數(shù)，在可能的情況下安排小組實驗課程討論與效果演示,。

（四）課外實踐

本課程是理論性質(zhì)的課程,，不安排項目實踐作為課程內(nèi)容。

（五）小考與期末考

課程中隨機(jī)問答,，期末考試,。

（六）課程論文

以平時作業(yè)為主。

（七）學(xué)術(shù)誠信

按中山大學(xué)南方學(xué)院相關(guān)規(guī)定執(zhí)行,。

（八）剽竊的定義以及相應(yīng)的懲罰

剽竊是嚴(yán)重違反學(xué)校規(guī)章制度的行為,。一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，將上報相關(guān)部門,，并受到包 括開除學(xué)籍在內(nèi)的嚴(yán)厲處罰,。

五、課程資料

（一）教科書-必讀

黃賢英編著.《編譯原理及實踐教程》(第二版).清華大學(xué)出版社.2019年

（二）教科書-強(qiáng)烈推薦

張素琴,呂映芝,蔣維杜,戴桂蘭. 編譯原理[M]. 清華大學(xué)出版社, 2015.6.

勞頓. 編譯原理及實踐[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社, 2000.

Alfred V. Aho ,，Monica S.Lam. 編譯原理. 機(jī)械工業(yè)出版社, 2009.

陳意云,張昱.編譯原理(第2版)高等教育出版社,2008

（三）文章-必讀

周靜?,， 張敏?， 崔艷利,，一種基于c語言詞法分析器的設(shè)計,，《中國水運:學(xué)術(shù)版》?, 2007 , 7 (5) :124-125

（四）文章-強(qiáng)烈推薦

胡榮貴、陳意云,、郭帆、張昱,，基于類型注解的認(rèn)證編譯器的設(shè)計與實現(xiàn),，計算機(jī)研 究與發(fā)展,，41(1)，pp.28-33,，2004.1．

（五）其他參考資料

http://staff.ustc.edu.cn/~yiyun/#《編譯原理》教學(xué)資源

六,、教學(xué)活動以及對于預(yù)期學(xué)習(xí)成果的評估

（一）教學(xué)活動

1、個人預(yù)習(xí)

2,、課堂講授

3,、課堂問答

4、課后作業(yè)

5,、課后答疑

6,、期末考試

（二）對預(yù)期學(xué)習(xí)成果的考察

七、評估的程序和方法

（一）評分體系

1,、出勤率: 10 %

2,、課后作業(yè): 40 %

3、期末考試: 50 %

（二）考試內(nèi)容及要求

考試包含以下內(nèi)容:

理論部分

1. 掌握形式語言和自動機(jī)的基本概念,，理解高級語言編譯的基本原理,，并能夠?qū)⑦@些原理應(yīng)用于高級語言的設(shè)計之中（核心能力1）。

2. 理解編譯程序的結(jié)構(gòu)及各個模塊的功能,，利用軟件工程方法分析和設(shè)計某語言的編譯程序的各個模塊,，并能夠選擇合適的方法實現(xiàn)（核心能力2）。

3. 能夠理解現(xiàn)有某高級語言的編譯系統(tǒng)中各模塊的功能和實現(xiàn)方法,，能夠?qū)Σ煌椒ǖ膬?yōu)劣進(jìn)行對比和分析（核心能力3）,。

綜合實踐部分

1.根據(jù)實際問題的需求，按照任務(wù)要求,，設(shè)計并完成綜合實驗（核心能力2,、3）。

2.能夠按照綜合實驗要求，按時完成綜合實驗,，了解業(yè)界在新方法與新技術(shù),，并培養(yǎng)良好的職業(yè)習(xí)慣（核心能力6）。

八,、教學(xué)進(jìn)度計劃表

注:此表一式三份,，于開學(xué)兩周內(nèi)填好,，一份送教務(wù)與科研部，一份開課單位留存,，一份自留,。