山东科技大学编译原理

### 山东科技大学编译原理课程概述

#### 课程目标与教学目的
编译原理是一门理论性和实践性都很强的专业基础课，旨在使学生掌握程序设计语言翻译的基本概念、基本方法和技术。通过本课程的学习，学生应能够理解并实现简单的编译器[^1]。

#### 教学大纲概要
该课程通常分为以下几个部分：

- **词法分析**
讲解正则表达式的定义及其应用，有限自动机的概念以及如何构建最小化DFA用于识别单词模式。

- **语法分析**
探讨上下文无关文法的形式描述方式；介绍自顶向下和自底向上的两种主要解析策略，并讨论LL(1) 和 LR(k) 解析算法的特点及其实现技术。

- **语义分析**
阐述属性文法规定的意义计算规则体系结构；研究中间表示形式的选择原则，如三地址码等抽象指令集的设计理念。

- **优化处理**
分析局部优化措施（常量折叠、公共子表达式消除）、循环不变式外提等经典变换手段的作用机制；探索全局数据流分析框架下的多种高级优化方案。

- **代码生成**
描述目标机器特性对最终输出的影响因素；说明寄存器分配、内存布局规划等方面的知识要点。

#### 建议使用的教材与参考资料
对于希望深入学习这门学科的学生来说，推荐以下几本书籍作为辅助材料：

- *《Compilers: Principles, Techniques, and Tools》* by Alfred V. Aho et al.
这部著作被誉为“龙书”，全面覆盖了现代编译系统的各个方面，适合有一定编程经验的人士阅读。

- *《Modern Compiler Implementation in C/Java/C++》* by Andrew W. Appel
提供了一个完整的编译器项目实例，采用面向对象的方法论来讲解各个组件的功能实现细节，在实践中加深理解。

- *《Engineering a Compiler》* by Keith D. Cooper & Linda Torczon
注重工程实际中的问题解决思路，强调性能调优技巧的应用价值，有助于培养读者的综合能力。

# 示例：Python 实现简单词法分析器片段
import re

def lexer(source_code):
    token_specification = [
        ('NUMBER',   r'\d+(\.\d*)?'),  # Integer or decimal number
        ('ASSIGN',   r'='),            # Assignment operator
        ('END',      r';'),            # Statement terminator
        ('ID',       r'[A-Za-z]+'),    # Identifiers
        ('OP',       r'[+\-\*/]'),     # Arithmetic operators
        ('NEWLINE',  r'\n'),           # Line endings
        ('SKIP',     r'[ \t]+'),       # Skip over spaces and tabs
        ('MISMATCH', r'.'),            # Any other character
    ]
    tok_regex = '|'.join('(?P<%s>%s)' % pair for pair in token_specification)
    line_num = 1
    line_start = 0
    for mo in re.finditer(tok_regex, source_code):
        kind = mo.lastgroup
        value = mo.group()
        column = mo.start() - line_start
        if kind == 'NUMBER':
            yield Token(kind, float(value))
        elif kind == 'ID':
            yield Token(kind, value)
        elif kind == 'NEWLINE':
            line_start = mo.end()
            line_num += 1
        elif kind != 'SKIP': 
            column = mo.start() - line_start
            raise RuntimeError(f'{value!r} unexpected on line {line_num}')