[編譯原理]

本科課程教學(xué)大綱（理工醫(yī)類(lèi)/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(jí)語(yǔ)言翻譯為計(jì)算機(jī)能執(zhí)行的代碼的原理,、過(guò)程、方法和技術(shù),，核心是介紹高級(jí)語(yǔ)言到匯編語(yǔ)言的翻譯,。讓學(xué)生理解編譯和高級(jí)語(yǔ)言程序之間的關(guān)系,，掌握詞法分析,、語(yǔ)法分析、語(yǔ)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(gè)階段的原理、方法和實(shí)現(xiàn)技術(shù),，真正認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)信息處理的實(shí)質(zhì),、訓(xùn)練抽象思維能力、體驗(yàn)系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程,，進(jìn)一步提升計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng),。

（二）課程目標(biāo)

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

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

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

4.能夠主動(dòng)做好課前預(yù)習(xí)和課后實(shí)踐,，養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的意識(shí)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(shí)點(diǎn):

1.1 什么叫編譯原理

1.2 編譯原理概述

1.3 符號(hào)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(shí)

2.2 文法非形式的討論

教學(xué)要求:通過(guò)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(guò)程,清楚各階段的工作內(nèi)容及編譯技術(shù)的應(yīng)用。

重點(diǎn):編譯原理概述,。

難點(diǎn):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(guò)程來(lái)描述編譯原理各階段.

講授學(xué)時(shí):3學(xué)時(shí)

（二）第2講 第二章 文法和語(yǔ)言

主要知識(shí)點(diǎn):

2.3 文法和語(yǔ)言的形式定義

2.4 語(yǔ)法樹(shù)和二義性文法

2.5 句子的分析

2.6 有關(guān)文法的實(shí)用限制

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

重點(diǎn):文法和語(yǔ)言的形式定義,、語(yǔ)法樹(shù)和二義性文法。

難點(diǎn):文法和語(yǔ)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(guò)程,，從而讓學(xué)生明白文法和語(yǔ)言的定義.

講授學(xué)時(shí):3學(xué)時(shí)

（三）第3講 第三章 詞法分析

主要知識(shí)點(diǎn):

3.1 詞法分析程序的功能及實(shí)現(xiàn)方案

3.2 單詞的種類(lèi)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(jì)與實(shí)現(xiàn)

教學(xué)要求:通過(guò)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(jì)思路,，正則文法和狀態(tài)圖相互轉(zhuǎn)換的方法。

重點(diǎn):正則文法和狀態(tài)圖,。

難點(diǎn):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(shí):3學(xué)時(shí)

（四）第4講 第三章 詞法分析

主要知識(shí)點(diǎn):

3.5 正則表達(dá)式與有窮自動(dòng)機(jī)

教學(xué)要求:通過(guò)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(dòng)的轉(zhuǎn)換方法,。

重點(diǎn):正則表達(dá)式與有窮自動(dòng)機(jī)。

難點(diǎn):正則表達(dá)式與有窮自動(dòng)機(jī),。

采用的教學(xué)方法:案例法,。

講授學(xué)時(shí):3學(xué)時(shí)

（五）第5講 第三章 詞法分析

主要知識(shí)點(diǎn):

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

教學(xué)要求:通過(guò)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(dòng)的轉(zhuǎn)換方法,。

重點(diǎn):正則表達(dá)式與有窮自動(dòng)機(jī)。

難點(diǎn):正則表達(dá)式與有窮自動(dòng)機(jī),。

采用的教學(xué)方法:案例法,。

講授學(xué)時(shí):3學(xué)時(shí)

（六）第6講 第四章 自頂向下語(yǔ)法分析

主要知識(shí)點(diǎn):

4.1 自頂向下語(yǔ)法分析的思想

4.2 左遞歸和回溯問(wèn)題

4.3 遞歸子程序法

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

重點(diǎn):左遞歸和回溯問(wèn)題、遞歸子程序法,。

難點(diǎn):左遞歸和回溯問(wèn)題,。

采用的教學(xué)方法:案例法。

講授學(xué)時(shí):3學(xué)時(shí)

（七）第7講 第四章 自頂向下語(yǔ)法分析

主要知識(shí)點(diǎn):

4.4 LL(1)分析法

教學(xué)要求:通過(guò)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(huì)計(jì)算FIRST、FOLLOW集合,。

重點(diǎn):計(jì)算FIRST,、FOLLOW集合。

難點(diǎn):計(jì)算FIRST,、FOLLOW集合,。

采用的教學(xué)方法:案例法。

講授學(xué)時(shí):3學(xué)時(shí)

（八）第8講 第四章 自頂向下語(yǔ)法分析

主要知識(shí)點(diǎn):

4.4 LL(1)分析法

教學(xué)要求:通過(guò)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(huì)計(jì)算SELECT集合及構(gòu)造分析表。

重點(diǎn):計(jì)算SELECT集合及構(gòu)造分析表,。

難點(diǎn):計(jì)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(shí):3學(xué)時(shí)

（九）第9講 第五章 自底向上語(yǔ)法分析

主要知識(shí)點(diǎn):

5.1 移進(jìn)-歸約分析

5.2 簡(jiǎn)單優(yōu)先分析法

5.3 算符優(yōu)先分析法

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

重點(diǎn):簡(jiǎn)單優(yōu)先分析法,、算符優(yōu)先分析法,。

難點(diǎn):算符優(yōu)先分析法。

采用的教學(xué)方法:案例法,。

講授學(xué)時(shí):3學(xué)時(shí)

（十）第10講 第五章 自底向上語(yǔ)法分析

主要知識(shí)點(diǎn):

5.4 優(yōu)先函數(shù)

5.5 LR分析法

教學(xué)要求:通過(guò)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(diǎn):LR分析法,。

難點(diǎn):LR分析法,。

采用的教學(xué)方法:案例法,。

講授學(xué)時(shí):3學(xué)時(shí)

（十一）第11講 第五章 自底向上語(yǔ)法分析

主要知識(shí)點(diǎn):

5.6 SLR(1)分析法

5.5 LR（1）,、LALR分析法

教學(xué)要求:通過(guò)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(diǎn):SLR(1)分析法、LR（1）分析法,。

難點(diǎn):SLR(1)分析法,。

采用的教學(xué)方法:案例法,。

講授學(xué)時(shí):3學(xué)時(shí)

（十二）第12講 第六章 語(yǔ)法制導(dǎo)翻譯及中間代碼生成

主要知識(shí)點(diǎn):

6.1 屬性文法

6.2 語(yǔ)法制導(dǎo)翻譯概述

6.3 中間代碼生成

6.4 簡(jiǎn)單賦值語(yǔ)句翻譯

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

重點(diǎn):中間代碼生成,、簡(jiǎn)單賦值語(yǔ)句翻譯,。

難點(diǎn):簡(jiǎn)單賦值語(yǔ)句翻譯。

采用的教學(xué)方法:案例法,。

講授學(xué)時(shí):3學(xué)時(shí)

（十三）第13講 第六章 語(yǔ)法制導(dǎo)翻譯及中間代碼生成

主要知識(shí)點(diǎn):

6.5 布爾表達(dá)式翻譯

6.6 條件語(yǔ)句翻譯

6.7 說(shuō)明語(yǔ)句翻譯

6.8 數(shù)組和結(jié)構(gòu)翻譯

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

重點(diǎn):布爾表達(dá)式翻譯。

難點(diǎn):布爾表達(dá)式翻譯,。

采用的教學(xué)方法:案例法,。

講授學(xué)時(shí):3學(xué)時(shí)

（十四）第14講 第七章 符號(hào)表管理技術(shù)&第八章 錯(cuò)誤處理

主要知識(shí)點(diǎn):

7.1 符號(hào)表概述

7.2 符號(hào)表組織與內(nèi)容

7.3 非分程序結(jié)構(gòu)語(yǔ)言的符號(hào)表組織

7.4 分程序結(jié)構(gòu)語(yǔ)言的符號(hào)表組織

8.1 錯(cuò)誤分類(lèi)

8.2 錯(cuò)誤診察和報(bào)告

8.3 錯(cuò)誤處理技術(shù)

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

重點(diǎn):分程序結(jié)構(gòu)語(yǔ)言的符號(hào)表組織、非分程序結(jié)構(gòu)語(yǔ)言的符號(hào)表組織,。

難點(diǎn):分程序結(jié)構(gòu)語(yǔ)言的符號(hào)表組織,、非分程序結(jié)構(gòu)語(yǔ)言的符號(hào)表組織。

采用的教學(xué)方法:案例法,。

講授學(xué)時(shí):3學(xué)時(shí)

（十五）第15講 第九章 目標(biāo)程序運(yùn)行時(shí)的存儲(chǔ)組織

主要知識(shí)點(diǎn):

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(chǔ)分配

9.3 參數(shù)傳遞

教學(xué)要求:通過(guò)本次課程的學(xué)習(xí),，使學(xué)生了解目標(biāo)程序運(yùn)行時(shí)的存儲(chǔ)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(chǔ)分配,。

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

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

采用的教學(xué)方法:案例法。

講授學(xué)時(shí):3學(xué)時(shí)

（十六）第16講 第十章 代碼優(yōu)化

主要知識(shí)點(diǎn):

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(guò)本次課程的學(xué)習(xí),，使學(xué)生了解代碼優(yōu)化的過(guò)程,，掌握簡(jiǎn)單優(yōu)化的方法。

重點(diǎn):基本塊優(yōu)化,、循環(huán)優(yōu)化,。

難點(diǎn):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(shí):3學(xué)時(shí)

（十七）第17講 第十一章 編譯程序生成方法和工具

主要知識(shí)點(diǎn):

11.1 編譯程序的書(shū)寫(xiě)語(yǔ)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(dòng)生成

教學(xué)要求:通過(guò)本次課程的學(xué)習(xí),，使學(xué)生了解編譯程序的書(shū)寫(xiě)語(yǔ)言、自編譯性,，對(duì)編譯程序如何移植及自動(dòng)生成有一定了解,。

重點(diǎn):自編譯性、編譯程序的移植,、編譯程序的自動(dòng)生成,。

難點(diǎn):編譯程序的移植。

采用的教學(xué)方法:案例法,。

講授學(xué)時(shí):3學(xué)時(shí)

三,、課程的預(yù)期學(xué)習(xí)成果

在本門(mén)課程結(jié)束時(shí)，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(guò)程及其各階段的基本任務(wù)。

2,、正確理解上下文無(wú)關(guān)文法基本概念,，包括:文法的定義、編寫(xiě),、句型,、句子、語(yǔ)言,、語(yǔ)法樹(shù),、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(jì)的原理，掌握運(yùn)用狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖進(jìn)行詞法分析器設(shè)計(jì),。

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(cè)分析程序的基本原理和預(yù)測(cè)分析表構(gòu)造,；理解LL(1)方法的定義,。正確理解自下而上語(yǔ)法分析的基本思想,，以及歸約,、短語(yǔ),、句柄、分析樹(shù)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(yǔ)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(shí)現(xiàn)方法。熟悉常見(jiàn)的幾種中間語(yǔ)言:四元式,、三元式,、逆波蘭表示；掌握各種語(yǔ)句到四元式的翻譯方法,，包括:簡(jiǎn)單算術(shù)表達(dá)式,，布爾表達(dá)式，控制語(yǔ)句,，數(shù)組引用,，過(guò)程調(diào)用等。

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

7,、正確理解目標(biāo)程序運(yùn)行進(jìn)存儲(chǔ)空間的使用和組織管理方式,；理解靜態(tài)分配和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配基本思想,；掌握存儲(chǔ)分配的處理方式,；掌握棧式動(dòng)態(tài)分配中活動(dòng)記錄的作用、組織,、內(nèi)容及使用,；了解嵌套過(guò)程語(yǔ)言程序運(yùn)行時(shí)整個(gè)運(yùn)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?jī)?yōu)化的方法,。

9、正確理解代碼生成過(guò)程的基本問(wèn)題,，理解待用信息,、寄存器描述和地址描述等概念；掌握簡(jiǎn)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(shí)驗(yàn)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(shū)及重要的參考文獻(xiàn),。

（三）課堂展示

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

（四）課外實(shí)踐

本課程是理論性質(zhì)的課程,，不安排項(xiàng)目實(shí)踐作為課程內(nèi)容,。

（五）小考與期末考

課程中隨機(jī)問(wèn)答，期末考試,。

（六）課程論文

以平時(shí)作業(yè)為主,。

（七）學(xué)術(shù)誠(chéng)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(bào)相關(guān)部門(mén)，并受到包 括開(kāi)除學(xué)籍在內(nèi)的嚴(yán)厲處罰,。

五,、課程資料

（一）教科書(shū)-必讀

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

（二）教科書(shū)-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(shí)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(yǔ)言詞法分析器的設(shè)計(jì),，《中國(guó)水運(yùn):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(lèi)型注解的認(rèn)證編譯器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，計(jì)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(dòng)以及對(duì)于預(yù)期學(xué)習(xí)成果的評(píng)估

（一）教學(xué)活動(dòng)

1,、個(gè)人預(yù)習(xí)

2,、課堂講授

3、課堂問(wèn)答

4,、課后作業(yè)

5,、課后答疑

6,、期末考試

（二）對(duì)預(yù)期學(xué)習(xí)成果的考察

七,、評(píng)估的程序和方法

（一）評(píng)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(yǔ)言和自動(dòng)機(jī)的基本概念，理解高級(jí)語(yǔ)言編譯的基本原理,，并能夠?qū)⑦@些原理應(yīng)用于高級(jí)語(yǔ)言的設(shè)計(jì)之中（核心能力1）,。

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

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

綜合實(shí)踐部分

1.根據(jù)實(shí)際問(wèn)題的需求,，按照任務(wù)要求，設(shè)計(jì)并完成綜合實(shí)驗(yàn)（核心能力2,、3）,。

2.能夠按照綜合實(shí)驗(yàn)要求，按時(shí)完成綜合實(shí)驗(yàn),，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(jì)劃表

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