专家访谈：《编译技术》课程教学的一些体会
《编译技术》课程教学的一些体会
北京航空航天大学 计算机学院
张莉
可能是因为北航工科院校的特点，我们的编译课程一直采用了《编译技术》这个名字，意在强调编译系统的构造及其相关技术。
曾经一度，有人讲我们的学生毕业后很少做编译器了，是否不用学编译课程了。我不这样认为。虽然，我们重在介绍编译系统的构造和相关技术，但是在这个过程中，我们介绍了计算机领域三个非常重要的概念和技术：1）高级程序设计语言的工作原理；2）一种程序/模型转换的方法：实现模型从一种语言表达形式到另一种语言表达形式的（语义）等价转换技术；3）软件系统的概念。毕竟对于大多数本科生而言，编译系统是他们构造的第一个相对完整的软件系统。而之前更多是针对语言、数据结构和算法的程序设计练习。
基于这三个定位，我们在教学过程中考虑如何将这三点有机的结合起来，贯穿整个教学过程。尽可能做到问题驱动、目标驱动，重视系统性，让大家理解为什么要学习“枯燥”的理论部分。
第一，大家都认为编译课难学、难讲，尤其是理论部分。经过多年的教学，我发现学生更多的是不理解为什么要学那么多理论、那么多分析方法，不能很好的建立之间的逻辑关系；还有就是不理解学编译有什么用。对此，我们采用问题驱动的方法，在讲解过程中不断提出问题。如讲语法分析部分，介绍了递归子程序法，可以编写某些语法的编译程序，但是我们必须对于每一个文法手工编写相应的编译程序，于是一个问题是：是否可以找到一种机器自动生成编译程序的方法呢？由此，逐渐引出LL(1)分析法。再由自顶向下分析法的不足引出自底向上分析法。从而保证整个课程有一条清晰的线索贯穿各个知识点，并在讲解过程中不断强化这条线索。
第二，是编译课程的实践性。这是一门实践性很强的课程。学生要真正理解编译系统，往往是在做完编译课程设计之后。为此，我们要求所有的学生都要完成一个编译系统（从词法分析到程序执行），无论大小、复杂与否，从而真正理解整个编译过程，以及系统的运行过程。为到达这个目标，我们设计了不同难度系统的题目：包括不同复杂程度的文法、生成不同的代码（从伪代码，到X86汇编、MIPS汇编指令等）、是否要求进行代码优化以及不同的代码优化要求等，从而满足不同基础的学生进行课程实践的要求。
第三，是考虑编译技术的实用性。作为一门介绍高级程序设计语言原理的课程，对于编写高质量的程序是非常实用的。学了编译技术，学生理解了编译过程和程序执行过程，对于提高学生的程序调试能力是非常有用的。为此，我们也介绍了一些调试工具，提高学生的编程水平。
编译课程面临很多挑战：随着技术的发展和社会的需求，如何平衡基础性和实用性、前端和后端（尤其是优化技术）的讲解比例、基础性和前沿性（新的语言特征的处理、并行编译技术、面向对象编译技术）......希望和更多的同仁聚在一起，交流编译课程教学中取得的经验，研讨面临的挑战和问题。