编译原理基础：从词法到目标代码

"该资源是复旦大学计算机科学技术学院的一门名为‘编译原理1801’的课程简介，由周雅倩教授讲解。课程主要涵盖了编译器构造的基础原理和技术，包括词法分析、语法分析、中间代码生成、优化、目标代码生成以及编译器自动构造工具等内容。教材选用《现代编译原理--C语言描述》（TigerBook）和《编译器：原理、技术与工具》（Dragonbook）。课程还提供了其他参考资料如Stanford CS143的编译器课程和Coursera的相关在线课程。课程评估包括编程项目、课后作业（需使用Graphviz工具）和期末考试。课程教学进度详细规划至第9周，逐步深入讲解编译器的各项核心组成部分。" 在编译原理这门课程中，我们首先会接触到的是编译器的基础概念。编译器是一种特殊的软件，它能够将高级程序设计语言转换为机器可以直接执行的低级机器代码。这个过程分为几个关键阶段： 1. **词法分析**：也称为扫描，这一阶段将源代码分解成一个个叫做“标记”（token）的最小单位，这些标记通常是关键字、标识符、常量或运算符。 2. **语法分析**：此阶段根据语言的语法规则，将标记流转化为语法树，这是一个抽象的数据结构，表示了程序的结构和逻辑。 3. **中间代码生成**：编译器通常会产生一种中间表示（Intermediate Representation, IR），这种表示与具体的机器架构无关，便于后续的优化和移植。 4. **优化**：在生成目标代码之前，编译器会对中间代码进行优化，比如删除冗余计算、合并重复代码、提升常量等，以提高程序运行效率。 5. **目标代码生成**：最后，编译器将优化后的中间代码转化为特定机器架构的目标代码，使其能够在该平台上运行。 6. **编译器自动构造工具**：除了手动编写编译器外，还有许多工具如ANTLR、Yacc和Flex等，可以帮助开发者自动生成词法分析器和语法分析器。 此外，课程推荐的《TigerBook》和《Dragonbook》是编译领域经典的教材，它们详细介绍了编译器设计中的理论和实践，包括正则表达式、上下文无关文法、LL和LR解析、动态规划算法以及语义分析等。学生可以通过阅读这些书籍，深入理解编译器的内部工作原理。 课程的评估方式鼓励学生实际操作，通过编程项目和作业来巩固所学知识，而使用Graphviz工具绘制抽象语法树（Abstract Syntax Tree, AST）则能帮助学生直观地理解程序结构。期末考试则全面考察学生对编译原理的理解和应用能力。 整个教学进度按照编译器的不同部分逐步展开，从基础的词法分析到复杂的语义分析，让学生逐步掌握编译器设计的全过程。这样的教学安排有助于学生逐步建立起对编译器设计的系统认知，为未来的软件开发和研究打下坚实基础。