《編譯原理》教學(xué)過(guò)程中的思考與探討論文
【摘 要】本文對《編譯原理》教學(xué)過(guò)程中出現的一系列問(wèn)題進(jìn)行了分析，并根據實(shí)踐，對編譯原理課程的課堂教學(xué)和實(shí)驗教學(xué)進(jìn)行了思考和探索。
【關(guān)鍵詞】編譯原理 教學(xué)過(guò)程 課堂教學(xué) 實(shí)驗教學(xué)
一、前言
《編譯原理》是高等院校本科教育計算機專(zhuān)業(yè)中一門(mén)非常有用的核心課程之一，它對培養學(xué)生的抽象思維能力、獨立解決復雜問(wèn)題的能力以及增強編寫(xiě)和調試程序的能力等方面起著(zhù)很大作用。但是，接觸過(guò)編譯原理的學(xué)生和老師都知道《編譯原理》是一門(mén)難學(xué)難教的課程。這門(mén)課程的內容比較抽象，理論性很強，不容易理解，而且對實(shí)踐也有較高的要求。學(xué)生普遍認為編譯原理不實(shí)用，因而也就缺乏了學(xué)習的熱情與積極性，存在畏難情緒。如何在教學(xué)過(guò)程中激發(fā)學(xué)生的興趣，并解決教學(xué)中出現的一些問(wèn)題，我覺(jué)得可以從以下幾個(gè)方面去思考與探討。
二、認清編譯原理，明確學(xué)習意義，激發(fā)學(xué)生的熱情
1.幫助學(xué)生認清編譯原理的作用和地位
在教學(xué)過(guò)程中，很多學(xué)生都有這樣的疑問(wèn)：編譯原理學(xué)的是什么？學(xué)習它有什么作用？
我們知道，目前的計算機能執行的都是非常低級的機器語(yǔ)言，一個(gè)用高級語(yǔ)言編寫(xiě)的源程序最終如何在計算機上執行呢？這就是編譯原理要解決的問(wèn)題。概括地說(shuō)，編譯原理課程介紹編譯器構造的一般原理、基本設計方法和主要實(shí)現技術(shù)。編譯原理課程通過(guò)編譯器的各個(gè)組成部分來(lái)解釋高級語(yǔ)言編寫(xiě)的源程序如何翻譯成計算機能夠執行的機器語(yǔ)言。這個(gè)翻譯的過(guò)程涉及程序設計語(yǔ)言、機器結構、形式語(yǔ)言理論、類(lèi)型論、算法和軟件工程等方面的知識。例如，對軟件工程來(lái)說(shuō)，編譯程序是一個(gè)很好的實(shí)例（基本設計、模塊劃分、基于事件驅動(dòng)的編程等），編譯原理課程所介紹的概念和技術(shù)可以用到一般的軟件設計中。
事實(shí)上，通過(guò)編譯原理的學(xué)習，有助于學(xué)生快速理解、定位和解決在程序編譯、測試與運行中出現的問(wèn)題。另外，編譯原理的學(xué)習對熟悉編譯過(guò)程、掌握計算機高級語(yǔ)言的生成機制、理解具體程序的運行狀態(tài)起著(zhù)關(guān)鍵作用。
2.幫助學(xué)生克服畏難心理，提高學(xué)生的興趣
在教學(xué)的過(guò)程中，很多學(xué)生認為他們今后的工作不會(huì )涉及到編譯原理的理論和技術(shù)，編譯原理沒(méi)有實(shí)際的用處，學(xué)習起來(lái)就非常的枯燥無(wú)味。其實(shí)這是對編譯原理的一種錯誤認識。該課程中的原理除了可以用于分析編譯器以外，還對諸如人工智能、并行處理技術(shù)等課程的`學(xué)習具有指導作用。例如，利用編譯原理的理論設計出“翻譯風(fēng)”這樣的軟件。與此同時(shí)編譯原理課程可以幫助學(xué)生更進(jìn)一步地理解和綜合應用離散數學(xué)、高級語(yǔ)言、數據結構、匯編語(yǔ)言等專(zhuān)業(yè)基礎課程的知識。例如，編譯程序應用了多種數據結構，在詞法分析階段使用狀態(tài)轉換圖來(lái)識別各種單詞；在語(yǔ)法分析中使用語(yǔ)法樹(shù)等來(lái)進(jìn)行語(yǔ)法分析；在存儲分配時(shí)使用棧式結構和堆式結構進(jìn)行存儲空間的分配。本門(mén)課程學(xué)習對其它課程的學(xué)習和今后很多領(lǐng)域的理論研究具有深遠的意義，如計算機軟件技術(shù)領(lǐng)域、計算機系統結構領(lǐng)域、人工智能系統的機器學(xué)習領(lǐng)域、并行處理技術(shù)等領(lǐng)域。
鑒于“編譯原理”這門(mén)專(zhuān)業(yè)課程的特點(diǎn)，在教學(xué)過(guò)程中端正學(xué)生的認識，幫助學(xué)生克服畏難情緒，肯定學(xué)生所具有的能力，讓學(xué)生明白以他們掌握的計算機知識，有足夠的能力學(xué)好《編譯原理》這門(mén)課程。鼓勵他們同樣可以利用學(xué)到的理論技術(shù)設計出類(lèi)似“翻譯風(fēng)”這樣的軟件，幫助學(xué)生建立信心，發(fā)揮他們的才智，提高學(xué)習的熱情。
三、把握課堂教學(xué)內容
1.整體把握一條主線(xiàn)，領(lǐng)會(huì )每個(gè)階段的精髓，各個(gè)擊破
編譯器（編譯程序）可以分為詞法分析、語(yǔ)法分析、語(yǔ)義分析、中間代碼生成，代碼優(yōu)化和目標代碼生成這六個(gè)階段，每個(gè)階段還會(huì )伴有符號表管理和出錯管理。在第一章編譯器概述中就把編譯器化分成這六個(gè)階段，同時(shí)還簡(jiǎn)要的描述了這六個(gè)階段各自的任務(wù)，這是貫穿整個(gè)課程的一個(gè)主線(xiàn)，整個(gè)課程就是按這六個(gè)階段組織進(jìn)行的。所以一開(kāi)始讓學(xué)生把握這條主線(xiàn)，對課程有一個(gè)總體的把握，理解編譯的過(guò)程。
當學(xué)生從整體上理解編譯器的結構之后，然后分章節對各個(gè)部分進(jìn)行細致地教學(xué)。按照編譯過(guò)程的劃分，把課程分為六章內容，每章都有它的精髓所在，只要掌握了每章的精髓，就能掌握編譯的整個(gè)過(guò)程。詞法分析的精髓主要是詞法分析的構造、有限自動(dòng)機理論的應用；語(yǔ)法分析的精髓主要是語(yǔ)法分析的兩種方法——自上而下分析法和自下而上分析法；語(yǔ)義分析主要是屬性文法、語(yǔ)法制導定義以及翻譯方案；中間代碼主要描述了中間代碼常見(jiàn)的幾種表示形式、各種語(yǔ)法結構如何進(jìn)行語(yǔ)法制導翻譯形成中間代碼；代碼優(yōu)化主要圍繞如何從時(shí)間和空間上進(jìn)行優(yōu)化，盡可能提高執行的效率展開(kāi)，分別講述了局部?jì)?yōu)化和循環(huán)優(yōu)化；目標代碼生成主要是目標代碼生成算法的實(shí)現及寄存器的分配。這六個(gè)部分相輔相成，互有聯(lián)系，掌握每個(gè)階段的精髓，各個(gè)擊破，這樣學(xué)生比較容易理解和接受。
2.課堂討論式
在《編譯原理》的教學(xué)過(guò)程中，課堂上不能采取“灌輸式”教學(xué)，上面老師講解的充滿(mǎn)激情，下面學(xué)生聽(tīng)得昏昏欲睡，隨著(zhù)時(shí)間的積累，學(xué)生不理解的知識越來(lái)越多，就會(huì )慢慢失去學(xué)習的興趣。所以，要注重與學(xué)生的交流，在課堂上可以采取集體討論和分析的方法，讓學(xué)生說(shuō)出自己在學(xué)習的過(guò)程遇到的問(wèn)題以及解決問(wèn)題的方法。例如，數據對齊是由硬件特點(diǎn)造成的對存儲分配的一點(diǎn)約束，這個(gè)概念有的教材并沒(méi)有提到或者只是一帶而過(guò)。針對數據對齊問(wèn)題，有一個(gè)C語(yǔ)言的例子：
typedef struct a
{ char cl ;
long i;
char c2;
double f;
}a ;
typedef struct_b
{ char cl;
char c2;
long i;
double f;
)b ;
main ( )
{ printf( “Sizeof double,long,char= %d, %d , %d ”，sizeof(double) , siz eof( long)，sizeof(char));
printf (“ Sizeof a ,b =%d, %d ，sizeof(a), sizeof(b)) ;
}
在X86/Linux機器上，該程序的運行的結果是:
Size of double,long,char= 8,4,1
Size of a, b = 20,16
在SPARC/Solaris工作站上，該程序的運行結果是:
Sizeof double,long,char=8,4 ,1
Sizeof a,b = 24,16
在這個(gè)例子中，結構體類(lèi)型a和b的域名及類(lèi)型都一樣，僅次序不同，但是它們在同一機器上的存儲分配字節數不一樣，在不同機器上的情況也不一樣。有的學(xué)生就會(huì )問(wèn)為什么會(huì )要考慮數據對齊的問(wèn)題？這時(shí)候，老師可以指導學(xué)生課后搜集相關(guān)資料，然后進(jìn)行課堂討論分析。
其實(shí)，數據對齊對用C語(yǔ)言編程、對構造編譯器、對C程序的移植來(lái)說(shuō)都是重要的。利用這樣的例子考察實(shí)際編譯器存儲分配的對齊情況，讓學(xué)生明白存儲分配時(shí)要考慮到數據對齊以及數據對齊的作用。讓學(xué)生自己去探索，不僅明白了概念的重要性，增強了學(xué)生的理解和應用能力，拓寬了知識面，而且培養了學(xué)生思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養了科學(xué)嚴謹的思維能力。
四、精心設計實(shí)驗教學(xué)內容
《編譯原理》對實(shí)踐的要求比較高，所以實(shí)驗課是培養學(xué)生實(shí)踐能力的重要環(huán)節，是鞏固和驗證所學(xué)理論知識，培養學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的重要環(huán)節。但是在教學(xué)的過(guò)程中，絕大部分學(xué)生無(wú)法完成編譯原理的實(shí)驗。即使告訴學(xué)生實(shí)驗的思路和算法，有的還是不知如何入手，整個(gè)實(shí)驗的效果很差。為了能達到好的實(shí)驗效果，極大地促進(jìn)學(xué)生對原理的理解，可以從以下幾個(gè)方面思考：
1.認真設計合適的實(shí)驗內容
編譯技術(shù)中有很多經(jīng)典的算法，由于課時(shí)有限，可以選擇具有代表性的典型算法來(lái)實(shí)現。根據課程的特點(diǎn)和大綱的要求，可以設置三個(gè)實(shí)驗內容：詞法分析器的設計、遞歸下降分析器的設計、LR(0)分析器的設計。很多教材中都有相關(guān)的設計算法和程序代碼片斷，這樣降低了《編譯原理》實(shí)驗課的難度。另外，根據老師可以根據的實(shí)驗效果對實(shí)驗內容再做適當調整。
2.采用適當的實(shí)驗形式
根據課程的重難點(diǎn)和實(shí)驗覆蓋的知識點(diǎn)不同，將《編譯原理》的實(shí)驗內容分為兩大部分：獨立實(shí)驗和分組實(shí)驗。
在實(shí)驗的過(guò)程中，將詞法分析器的設計和遞歸下降分析器的設計作為獨立的實(shí)驗，由每一個(gè)學(xué)生自己獨立完成，而將LR(0)分析器的設計作為分組實(shí)驗。分組實(shí)驗以學(xué)生自由組合的小組形式為單位進(jìn)行，一般一個(gè)小組由3至4名學(xué)生組成，并推薦一人作為組長(cháng)，負責師生之間的聯(lián)系，采用分組實(shí)驗的形式鍛煉了團隊分工協(xié)作的能力，培養了團隊精神。
3.教師的耐心指導
教師在實(shí)驗過(guò)程中的指導也很重要。教師對學(xué)生的指導要細心認真，讓學(xué)生記錄下每次實(shí)驗的輸入和輸出形式，實(shí)現理論與實(shí)踐的結合，注意調動(dòng)學(xué)生的積極性，引導他們獨立思考、獨立完成；另外，更要加強實(shí)驗結果的監督，提高實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量。
五、結束語(yǔ)
以上結合自己的教學(xué)實(shí)際，在編譯原理的課堂教學(xué)和實(shí)驗教學(xué)中的一些思考。事實(shí)上學(xué)好編譯原理課程需要老師和學(xué)生雙方的共同努力，需要我們共同不斷的思考、探索、實(shí)踐和積累。
參考文獻：
[1]張昱，陳意云，鄭啟龍.編譯原理課程的教學(xué)方法和教材建設[J].中國大學(xué)教學(xué)，2005，（7）：61-62.
[2]余瑪俐,張海.《編譯原理》教學(xué)方法探析[J].九江學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版）,2005，（4）：114-118.
[3]陳意云，張昱.編譯原理[M].高等教育出版社，2003.
[4]陳意云，張昱.編譯原理習題精選[M].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2002.
[5]侯惠芳.《編譯原理》課程教改探討[J].科技信息，2007，（17）：152.193.
【《編譯原理》教學(xué)過(guò)程中的思考與探討論文】相關(guān)文章：
編譯原理小論文03-30
編譯原理實(shí)驗課程教學(xué)設計的改進(jìn)論文07-03
編譯原理期末總結復習05-24
編譯原理知識點(diǎn)總結03-30
歌唱中的發(fā)聲原理探討論文05-12
DSP原理及應用實(shí)驗教學(xué)的研究與探討論文07-02