編輯原理類C教學(xué)語言的研究與實現(xiàn)

摘 要：編輯原理類C教學(xué)語言的性質(zhì)相當(dāng)于C語言的子集之一，其詞法、語法的定義方面都較為清晰，具有功能較為簡單、結(jié)構(gòu)較為清晰、應(yīng)用較為方便的特點(diǎn)。編輯原理類C教學(xué)語言的編譯程序所采用的方式為一遍掃描結(jié)構(gòu)，通過編譯過程幫助學(xué)生從整體上建立對編譯程序的概念。本文主要的研究目的就是在編輯原理課程教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上實現(xiàn)類C教學(xué)語言的定義，最終完成類C教學(xué)語言及其編譯系統(tǒng)的實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：編輯原理；類C教學(xué)語言；編譯器

當(dāng)前，多數(shù)高校中“編輯原理”課程的教學(xué)語言依舊使用PL/O。PL/O屬于PASCAL的子集，學(xué)生對此并不熟悉，導(dǎo)致在“編譯原理”課程學(xué)習(xí)的過程中存在較大的困難。部分高校已經(jīng)意識到這點(diǎn)問題，開始重新選擇“編譯原理”課程的教學(xué)語言，其中SNL、TEST等語言過于簡單，不利于學(xué)生對編輯技術(shù)的掌握；C語言編譯器又過于復(fù)雜，導(dǎo)致學(xué)生在算法中浪費(fèi)大量的時間，分散學(xué)習(xí)編譯技術(shù)的精力。因此，本文提出了類C教學(xué)語言的設(shè)計，將其作為“編輯原理”課程教學(xué)語言。

1 “編譯原理”課程教學(xué)現(xiàn)狀

當(dāng)前，“編譯原理”屬于計算機(jī)專業(yè)必修專業(yè)基礎(chǔ)課程，在計算機(jī)學(xué)科中有著非常重要的地位與作用?！熬幾g原理”課程的主要內(nèi)容為編譯器構(gòu)造原理、編譯器基本設(shè)計、編譯器實現(xiàn)技術(shù)等，是計算機(jī)軟件工程技術(shù)人員所需要掌握的重要基礎(chǔ)知識之一，有著無可替代的地位[1]。

“編譯原理”課程在理論方面有著一定程度的深度與難度，很多學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中不能夠充分認(rèn)識課程中軟件開發(fā)原理及方法方面的潛在價值。高校的“編譯原理”課程教學(xué)中存在著“重理論，輕實踐”的現(xiàn)象。“編譯原理”教材實驗內(nèi)容中采用“PL/O語言編譯程序”，PL/O屬于PASCAL的子集，由于學(xué)生對于PASCAL知識較為陌生，導(dǎo)致學(xué)習(xí)過程中難度增加，對學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣造成一定的影響。部分高校已經(jīng)意識到“編譯原理”教學(xué)語言方面存在的問題，已經(jīng)開始對其進(jìn)行改革，但是由于沒有較為合適的教學(xué)語言，改革的效果不佳。

2 類C語言的定義

本文提到的類C語言實際上就相當(dāng)于C語言的一個子集[2]。高校計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生對C語言都較為熟悉，這就奠定了類C語言在“編輯原理”課程應(yīng)用中的基礎(chǔ)，一方面能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)信心與熱情，另一方面能夠確?！熬庉嬙怼闭n程學(xué)習(xí)的實效。

類C語言的單詞符號主要包括標(biāo)識符、保留字（標(biāo)識符子集）、分解符（包括單分解符與雙分解符兩種）、注釋符等?！熬庉嬙怼闭n程中的詞法分析較為簡單，在教學(xué)的過程中并不需要進(jìn)行二元式的輸出，給學(xué)生保留了一定的拓展空間。

類C語言的詞法與語法定義都較為清晰，其基礎(chǔ)為賦值語句，其構(gòu)造概念包括順序、條件、重復(fù)。類C語言一方面包含了PL/O語言的功能與特點(diǎn)，另一方面又具有自身獨(dú)特的功能與特點(diǎn)。第一，類C語言的數(shù)據(jù)類型包含整型與字符型兩種數(shù)據(jù)類型，編譯學(xué)生在“編譯原理”課程學(xué)習(xí)的過程中實現(xiàn)語言的擴(kuò)充。第二，類C語言包含了數(shù)組，為學(xué)生在字符串常量與字符串變量的定義提供了便利。第三，類C語言包含了指針，為學(xué)生實現(xiàn)類C教學(xué)語言擴(kuò)充提供了可能。第四，類C語言能夠?qū)崿F(xiàn)函數(shù)調(diào)用，在程序執(zhí)行效率方面高于PL/O。第五，類C語言運(yùn)算豐富。

3 類C編譯器概述

類C編譯器屬于小型的編譯器，其所能夠編譯的語言并不包含全體C集合，而是C中的一個子集。在類C編譯器中所采用的控制程序為Parse（）函數(shù)，該函數(shù)所采用的分支結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)對全局變量的掃描、預(yù)處理或函數(shù)處理。

類C編譯器的特點(diǎn)包括：第一，類C編譯器能夠依據(jù)翻譯任務(wù)過程中對源程序或中間形式掃描的遍數(shù)對編譯程序進(jìn)行劃分，主要的編譯程序分類包括一遍掃描與多遍掃描兩種。一遍掃描編譯程序具有效率較高的特點(diǎn)，編譯的速度相對較快，但是具有分工與優(yōu)化不便的缺點(diǎn)，結(jié)構(gòu)與算法不夠清晰。多遍掃描編譯程序具有編譯結(jié)構(gòu)與算法清晰、功能獨(dú)立、聯(lián)系簡單等特點(diǎn)，但編譯效率較低。本文所講的類C教學(xué)語言才采用的為一遍掃描編譯程序。第二，類C編譯器中采用的較為簡潔、易懂的算法，讓學(xué)生能夠?qū)⒏嗟淖⒁饬性诰幾g過程中。第三，程序編寫的過程中會在關(guān)鍵部分加入詳細(xì)的英文注釋，從而實現(xiàn)了程序可讀性的增強(qiáng)，為學(xué)生程序閱讀提供了方便，促進(jìn)學(xué)生的能力訓(xùn)練與功能擴(kuò)展。

4 類C編譯器的詞法分析與語法分析

4.1 類C編譯器的詞法分析

編譯過程中的第一個階段就是詞法分析，主要的任務(wù)是對單詞進(jìn)行分析與識別。源程序中構(gòu)成為字符序列，詞法分析就是對源程序中的字符進(jìn)行逐個掃描，依據(jù)詞法規(guī)則對其中的最小語法單位進(jìn)行識別，進(jìn)而對其進(jìn)行分類，為語法分析的輸入奠定基礎(chǔ)。語法分析器在工作的過程中首先需要對輸入程序字符的合法性進(jìn)行檢查，如果字符正確則向語法分析程序返回一個對應(yīng)的內(nèi)部符號，如果字符錯誤則調(diào)用錯誤處理程序。

詞法分析的主要內(nèi)容包括：第一，對單詞及其屬性進(jìn)行分析與識別；第二，對各種分隔符進(jìn)行跳過；第三，對詞法進(jìn)行檢查，對發(fā)現(xiàn)的錯誤進(jìn)行報告；第四，依據(jù)需要實現(xiàn)符號表、常數(shù)表格的建立。在類C教學(xué)語言中采用的是一遍掃描編譯程序，因此詞法分析模塊的運(yùn)行實際上是語法分析模塊進(jìn)行調(diào)用的，詞法分析與語法分析之間交錯進(jìn)行。

4.2 類C編譯器的語法分析

編譯程序構(gòu)造方法的理論基礎(chǔ)為語言形式化描述。詞法分析程序構(gòu)造中所采用的為正則文法描述方法，而語法分析程序構(gòu)造中則依賴上下文無關(guān)文法描述方法，其中正則文法描述方法包含在上下文無關(guān)文法描述方法中。上下文無關(guān)文法描述方法能夠幫助類C編譯器語法分析器的實現(xiàn)。

語法分析器主要指的是類C編譯器中的執(zhí)行語法分析的程序，在編譯過程中占據(jù)著核心地位。語法分析的主要任務(wù)是對各類語法成分進(jìn)行識別，為寓意分析與代碼生成奠定基礎(chǔ)；其基本任務(wù)為依據(jù)上下文無關(guān)文法描述方法對源程序中的語法結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并在分析的過程中對源程序的語法正確性進(jìn)行檢查。

5 類C編譯器的語義分析與機(jī)器語言

5.1 類C編譯器的語義分析

語義分析的主要任務(wù)為依據(jù)主義規(guī)則對識別的各種語法成分進(jìn)行含義分析，并對其進(jìn)行初步翻譯，從而生成中間代碼或目標(biāo)代碼。具體的任務(wù)主要包括：類型確定、語義檢查、類型檢查、控制流檢查、一致性檢查、相關(guān)名字檢查、作用域分析、識別含義。

語法制導(dǎo)與翻譯模式從概念上進(jìn)行分析都是在語法分析的基礎(chǔ)上實現(xiàn)語法樹的建立，然后對語法樹進(jìn)行遍歷，按照一定的語法樹對語義規(guī)則進(jìn)行計算，生產(chǎn)代碼、檢查符號表、給出錯誤信息等過程實現(xiàn)翻譯動作的完成。因此，語義規(guī)則計算的過程實際上就是輸入源程序串翻譯的過程。在編譯程序的過程中目標(biāo)代碼屬于最后的階段，是在語義分析或者優(yōu)化中間代碼的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，主要的任務(wù)就是通過中間代碼的輸入生成等價的目標(biāo)代碼。

5.2 類C編譯器的機(jī)器語言

在自定義目標(biāo)代碼向著機(jī)器碼程序進(jìn)行轉(zhuǎn)換的過程中，需要解決的問題包括：第一，機(jī)器碼程序的存儲結(jié)構(gòu)；第二，自定義目標(biāo)代碼相對地址；第三，自定義目標(biāo)代碼處理；第四，機(jī)器碼的輸出。機(jī)械碼程序的存儲器中的組成部分包括信息區(qū)、代碼區(qū)及常量字符串區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)等。

6 總結(jié)

當(dāng)前，“編程原理”課程教學(xué)中采用的教學(xué)語言為PL/O，增加了“編程原理”課程學(xué)習(xí)的難度，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的信心與熱情。本文為了能夠方便學(xué)生的“編程原理”課程學(xué)習(xí)，定義了類C教學(xué)語言，這種教學(xué)語言一方面包含了PL/O語言的優(yōu)點(diǎn)，另一方面又規(guī)避了PL/O語言的缺點(diǎn)。通過類C教學(xué)語言的應(yīng)用滿足了“編程原理”課程的需要，降低了“編程原理”課程學(xué)習(xí)的難度，為學(xué)生的“編程原理”課程學(xué)習(xí)提供了便利。

[參考文獻(xiàn)]

[1]王軍民，繆相林，繆亞林，孫超，張詠冬.基于WindowsNT/2000平臺的DDK設(shè)備驅(qū)動軟件的編譯方法[J].計算機(jī)工程與設(shè)計.2011，02（32）：543-544+547.

[2]劉學(xué)平，李一波，王亞杰，劉成.關(guān)于C程序移植再編譯方法的研究——計算機(jī)判閱c程序題的改進(jìn)方法[J].浙江大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版）.2013，02（21）：74-75.