构建编译器：从简单C语言到OO特性实现

"这是一门关于编译器设计与实现的课程，主要目标是通过实际操作来学习编译器的构建。课程会引导学生从设计一种具有基础面向对象特性的语言开始，逐步实现该语言的编译器，生成目标代码和元数据，并设计一个能够执行这些目标代码的虚拟机。在教学过程中，会使用特定的OO编译运行环境作为辅助工具，以简化版的C语言为基础，逐步添加面向对象特性，如类、继承、多态等，以实例展示如何在编译器中实现新的语言特性。课程涵盖了语言设计、目标机器建模、编译器实现（包括中间表示、符号表和目标代码生成）等多个关键步骤。" 编译器是将高级编程语言转换为目标机器可理解的机器码的软件，这个过程涉及到多个阶段，如词法分析、语法分析、语义分析以及优化。在本课程中，学生将首先接触到语言设计，定义一套简单的语言规范，例如，课程中提到的简化版C语言，它包含了函数调用、条件语句、循环语句、赋值语句等基本结构。接下来，需要对目标机器进行建模，理解其指令集架构，以便生成符合该架构的目标代码。 在编译器实现部分，学生将学习如何创建中间表示（IR），这是编译过程中的一种抽象语法树，用于独立于源语言和目标机器的优化。此外，符号表的管理至关重要，它记录了程序中所有标识符的类型和位置信息。最后，目标代码生成阶段涉及将IR转化为特定机器的汇编代码或机器码。 课程还强调了添加新语言特性的过程，比如面向对象特性。以C语言为例，通过添加类、对象、继承和多态等概念，学生将学习如何修改编译器以支持这些新特性。这通常需要修改词法分析器、语法分析器和语义分析器的部分，以及可能的优化和代码生成策略。 在实践中，学生将构建一个虚拟机，这个虚拟机能够执行由编译器产生的目标代码，并可视化执行过程，帮助理解编译器的工作原理。通过这种方式，学生不仅能深入理解编译器的内部运作，还能获得实际的编程经验，从而更好地掌握编译技术。 这门课程是一个动手实践的学习旅程，旨在让学生通过亲自动手构建编译器，深入理解编程语言的底层机制，以及编译器在其中起到的关键作用。通过这个过程，学生不仅能够提升编程技能，还能培养解决问题和系统设计的能力。