何炎祥　伍春香

摘要：本文主要討論了編譯原理課程在計(jì)算機(jī)專業(yè)課程教學(xué)中的作用，并結(jié)合新形勢下編譯技術(shù)的應(yīng)用前景，對我國計(jì)算機(jī)專業(yè)編譯原理課程設(shè)置改革提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：編譯程序；編譯技術(shù)；編譯原理；課程改革

中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1672-5913(2009)04-0061-02

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展及其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷深化，幾乎所有專業(yè)的研究與應(yīng)用都離不開信息技術(shù)。信息化浪潮對高等教育也帶來非常直接的變化，各專業(yè)課程設(shè)置無不將計(jì)算機(jī)知識教育作為其課程設(shè)置的組成部分。幾乎所有專業(yè)的大學(xué)畢業(yè)生，都要求掌握基本的計(jì)算機(jī)操作技能，非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生需要通過計(jì)算機(jī)等級考試，而一些和信息技術(shù)密切相關(guān)的專業(yè)，如電子信息、信息管理、電子商務(wù)等，課程設(shè)置上與計(jì)算機(jī)專業(yè)更是大量重疊，計(jì)算機(jī)知識教育在各專業(yè)中的滲透程度日漸加劇。

1計(jì)算機(jī)專業(yè)面臨的新挑戰(zhàn)

在計(jì)算機(jī)知識正在成為各專業(yè)基本教育內(nèi)容的背景下，計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)優(yōu)勢受到很大的挑戰(zhàn)，以往在軟硬件知識和應(yīng)用能力上的獨(dú)特優(yōu)勢似乎在逐漸弱化，與具有特定專業(yè)背景的學(xué)生相比就業(yè)壓力越來越大，由此也引發(fā)計(jì)算機(jī)專業(yè)到底學(xué)什么、專什么的現(xiàn)實(shí)思考，我們必須面臨的問題是：計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生專業(yè)優(yōu)勢體現(xiàn)在哪里?

計(jì)算機(jī)學(xué)科是一門技術(shù)性、工程性和應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，并有其基礎(chǔ)理論支撐的科學(xué)體系。計(jì)算機(jī)也是一種使用工具，但那種把工具使用等同于計(jì)算機(jī)專業(yè)的狹隘認(rèn)識，其思維實(shí)際上和十多年前認(rèn)為“會用計(jì)算機(jī)打字就是會用計(jì)算機(jī)”如出一轍。計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的優(yōu)勢應(yīng)該在于：通過系統(tǒng)的專業(yè)原理性知識的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，熟練掌握基本的應(yīng)用技能，并能夠“知其然，且知其所以然”，為此專業(yè)基礎(chǔ)課程的熏陶必不可少。而編譯原理就是一門介紹這種原理性知識的綜合性專業(yè)基礎(chǔ)課程。

2編譯原理是計(jì)算機(jī)專業(yè)必不可少的基礎(chǔ)知識

計(jì)算機(jī)專業(yè)的理論基礎(chǔ)對培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)專業(yè)素養(yǎng)具有非常重要的作用。

在眾多的原理性學(xué)習(xí)課程中，編譯原理主要承擔(dān)了語言實(shí)現(xiàn)原理、方法和技術(shù)的介紹。人們借助計(jì)算機(jī)減輕自己的勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率，完成一些人類無法進(jìn)行的危險(xiǎn)、高難度工作。然而所有這些工作都必須借助程序設(shè)計(jì)語言書寫的程序來指揮計(jì)算機(jī)。非機(jī)器語言程序功能的實(shí)現(xiàn)必須由翻譯程序來完成。正是有了編譯程序、解釋程序、匯編程序等翻譯程序，人們才可以使用自己習(xí)慣的語言將需要計(jì)算機(jī)做的事情描述成程序，并通過這些翻譯程序的工作讓計(jì)算機(jī)理解并執(zhí)行?？梢哉f，沒有翻譯程序，計(jì)算機(jī)不可能象今天這樣得到如此廣泛的普及，網(wǎng)絡(luò)也不會有今天這樣大的吸引力，我們的生活、學(xué)習(xí)和工作將會是另一個(gè)樣子。

包括編譯程序在內(nèi)的翻譯程序承擔(dān)了實(shí)現(xiàn)語言的功能，它所涉及的知識包括形式語言、自動機(jī)理論等語言定義、翻譯與實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)知識，這些知識可以讓學(xué)生領(lǐng)悟到計(jì)算機(jī)理論的精髓，可以讓學(xué)生從實(shí)現(xiàn)的角度重新審視軟件的開發(fā)，有助于學(xué)生對軟件的真正認(rèn)識，對于今后從事應(yīng)用軟件、語言開發(fā)平臺、編譯系統(tǒng)甚至操作系統(tǒng)開發(fā)等都是非常有好處的。同時(shí)，編譯原理是許多課程的一個(gè)綜合性的實(shí)踐，它進(jìn)一步加深了學(xué)生對程序設(shè)計(jì)語言課程中語言基本單位的定義和作用的理解。例如，編譯程序使用的一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法是“離散數(shù)學(xué)”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”以及“算法設(shè)計(jì)與分析”等課程相關(guān)知識的典型應(yīng)用；編譯程序?qū)δ繕?biāo)代碼的存儲組織與分配功能的實(shí)現(xiàn)原理又與“操作系統(tǒng)”的相關(guān)內(nèi)容相互滲透；編譯程序?qū)χ虚g代碼的優(yōu)化功能的實(shí)現(xiàn)則是數(shù)學(xué)、邏輯學(xué)、結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)和優(yōu)化理論的綜合應(yīng)用和專門化。因此，編譯的原理性研究、學(xué)習(xí)和實(shí)踐，可以多角度提高學(xué)生的邏輯思維能力、實(shí)踐動手能力、編程調(diào)試及綜合應(yīng)用能力，有助于切實(shí)有效地提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)。另外，編譯課程中介紹的知識也是后續(xù)許多課程的基礎(chǔ)。所以，編譯原理是計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生必須掌握的基本原理，編譯原理課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)非常重要的專業(yè)課程。

盡管經(jīng)過計(jì)算機(jī)專業(yè)人員的大量努力，大量的工具軟件為我們提供了極大的便利，以至于人們只需要通過若干次點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵就可以方便地完成很多工作，但這并不是說所有問題都已經(jīng)解決，還有很多深層次的工作需要計(jì)算機(jī)專業(yè)人員去完成。如果我們的計(jì)算機(jī)專業(yè)畢業(yè)生也只會“點(diǎn)擊左鍵”，很難想象他們會開發(fā)出更好的工具，或?qū)τ?jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

專業(yè)理論基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)學(xué)生的思維方式和洞察力。計(jì)算機(jī)技術(shù)的更新是非?？斓?，系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)可以讓學(xué)生在將來更好地適應(yīng)新技術(shù)，可以讓他們在理論框架的指導(dǎo)下尋找解決問題的方法，朝不同的方向發(fā)展!因此，“編譯原理”課程應(yīng)該是計(jì)算機(jī)專業(yè)必須的重要基礎(chǔ)課。

3編譯技術(shù)的應(yīng)用及需求

編譯原理課程的重要性，不僅僅是因?yàn)樗榻B的知識是計(jì)算機(jī)專業(yè)理論知識的重要組成，也在于編譯程序所使用的一些原理、方法和技術(shù)在非編譯系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中也發(fā)揮了很大作用。

例如我們常用的文本編輯工具的實(shí)現(xiàn)，涉及到的字詞、語法正確性等內(nèi)容就是編譯里介紹的詞法分析、語法分析技術(shù)的具體應(yīng)用；又如現(xiàn)在大家上網(wǎng)必不可少的搜索引擎，在處理用戶輸入的查詢要求、對文檔資源的特征分析、提取與描述等工作中都用到編譯的相關(guān)知識：一些特定的應(yīng)用也可以用到編譯中的方法來解決問題，比如用正規(guī)表達(dá)式描述網(wǎng)絡(luò)上某種信息的特征等。

隨著消費(fèi)類電子產(chǎn)品的大量開發(fā)，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用需求也不斷增加。在這種情況下，搭建適合的交叉編譯環(huán)境的工作日益重要，急需掌握編譯器構(gòu)造相關(guān)原理、方法和技術(shù)的從業(yè)人員。這不僅說明了編譯知識的生命力，同時(shí)也給高等學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)的編譯課程設(shè)置帶來了新的要求。

現(xiàn)實(shí)告訴我們，目前的問題不是計(jì)算機(jī)專業(yè)要不要開設(shè)編譯原理課程，而是該如何改進(jìn)編譯原理的內(nèi)容與教學(xué)方式，以更好地適應(yīng)社會的需求。

4國內(nèi)外編譯相關(guān)課程的設(shè)置情況

我們查閱了國外一些著名的大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)的課程設(shè)置情況，研究了其中與編譯相關(guān)的課程安排，發(fā)現(xiàn)他們對與編譯相關(guān)知識的介紹是非常重視的。

美國麻省理工學(xué)院的計(jì)算機(jī)專業(yè)課程設(shè)置中，與編譯相關(guān)的課程就有Structure and Interpretation of ComputerPrograms，Computer Language Engineering(包括基本概念、編譯器的功能和結(jié)構(gòu)、基本程序優(yōu)化技術(shù)、理論和實(shí)踐的交互作用以及使用工具編制軟件)，Mulfithreaded Parallelism：Languages and Compilers加州大學(xué)伯克利分校工學(xué)院的計(jì)算機(jī)課程設(shè)置中，涉及編譯的課程有Implarnentation ofProgramming Languages,Programming Languages and Compilers，

Structure and Interpretation of Computer Programs等：英國劍橋大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)課程與編譯相關(guān)的有Compilerconstruction和Advanced compiler design等。

可以看到，這些學(xué)校的計(jì)算機(jī)專業(yè)課程有的設(shè)置了專門的編譯課程，有的雖然沒有設(shè)置專門的課程，但在不同的課程中都安排了專門的內(nèi)容和相關(guān)的知識，不管課程設(shè)置的方式如何，編譯在其中都占有很重要的分量。這足以說明國外在培養(yǎng)計(jì)算機(jī)專業(yè)的人材時(shí)，是非?？粗衅鋵幾g相關(guān)知識的掌握的。

在國內(nèi)，多年來編譯原理一直是各校特別是教育部所屬高校計(jì)算機(jī)專業(yè)的必修課，曾經(jīng)也是計(jì)算機(jī)專業(yè)碩士入學(xué)考試的必考科目，現(xiàn)在某些學(xué)校的計(jì)算機(jī)專業(yè)碩士生入學(xué)面試和博士入學(xué)考試還必考編譯原理。編譯原理課程在我國計(jì)算機(jī)專業(yè)人材培養(yǎng)中起了很重要的作用，新形勢下開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟、硬件，更需要編譯原理課程繼續(xù)發(fā)揮作用。

5關(guān)于我國計(jì)算機(jī)專業(yè)編譯原理課程設(shè)置的建議

一般認(rèn)為，編譯原理課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)最難的課程之一，它是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、語言、算法和軟件設(shè)計(jì)等知識的綜合體現(xiàn)，學(xué)生對這門課程的理解確實(shí)會有一定難度，但這正是教師工作需要解決的問題。實(shí)踐證明，如果讓學(xué)生認(rèn)識到了課程內(nèi)容的重要性，并輔之以合適的教學(xué)方法和教學(xué)手段，取得良好的教學(xué)效果是不難的。

為此，我們思考了新形勢下編譯原理課程所涉及內(nèi)容的教學(xué)及課程設(shè)置的改革問題，如果必須改變現(xiàn)有的課程設(shè)置模式，我們建議在編譯原理課程的設(shè)置上，可以考慮采取以下兩種模式：

(1)課程分解式將編譯原理課程根據(jù)內(nèi)容分成兩門課：一門為必修，可命名為“編譯技術(shù)”，主要介紹一些為滿足基本應(yīng)用而需要學(xué)生掌握的基礎(chǔ)知識、方法、技術(shù)，以達(dá)到語言實(shí)現(xiàn)理論基礎(chǔ)介紹的目的；另一門為選修，可命名為“編譯理論”，主要介紹偏重原理性的、更深層次的內(nèi)容，方便有進(jìn)一步深造需要的學(xué)生學(xué)習(xí)。

(2)內(nèi)容分解式

可以不單獨(dú)設(shè)置一門編譯課程，可將課程的內(nèi)容根據(jù)其深淺，涉及到的具體問題，及與其他課程內(nèi)容的相關(guān)性等分解到不同的課程中去，使學(xué)生在不同課程的學(xué)習(xí)中逐步掌握相關(guān)知識。

比較兩種模式，后者在目前階段來說還存在一定的難度：一是編譯課程內(nèi)容的分解不是孤立的，需要與其他課程的內(nèi)容進(jìn)行重新整臺，因而涉及面太大，短時(shí)期內(nèi)難以做到科學(xué)分解與組織；二是增加了其他課程授課教師的工作量與難度，因?yàn)樗麄冃枰匦驴紤]、設(shè)計(jì)新增加的編譯部分內(nèi)容的教學(xué)方法、教學(xué)形式等問題，有可能需要在教學(xué)實(shí)踐中磨合一段時(shí)間才能取得好的教學(xué)效果。

因此，在現(xiàn)有形勢下，比較可行的還是第一種模式。當(dāng)然，在經(jīng)過學(xué)科知識點(diǎn)合理的分解與組織之后，可以逐步過渡到第二種模式。