Системное программное обеспечение. Лабораторный практикум - Алексей Молчанов

В книге рассматриваются базисные теоретические основы, необходимые для построения компиляторов, основные технологические приемы и методы их реализации. В ней приведены различные варианты заданий для выполнения лабораторного практикума по курсу "Системное программное обеспечение", а также примеры выполнения этих заданий. В каждом примере подробно рассматриваются все особенности его выполнения, как на этапе подготовки необходимой математической базы, так и на этапе программной реализации. В лабораторных работах автор обращает внимание на основные сложности, связанные с ее выполнением, а также на возможные типичные ошибки и недочеты, дает рекомендации по возможностям программной реализации, отличным от кода, приводимого в примерах.

Книга ориентирована на студентов, обучающихся в технических вузах по специальностям, связанным с вычислительной техникой. Но она будет также полезна всем, чья деятельность так или иначе касается разработки программного обеспечения.

Содержание:

• Введение 1

• Лабораторная работа № 1 - Организация таблиц идентификаторов 2

• Лабораторная работа № 2 - Проектирование лексического анализатора 9

• Лабораторная работа № 3 - Построение простейшего дерева вывода 14

• Лабораторная работа № 4 - Генерация и оптимизация объектного кода 25

• Курсовая работа 34

• Приложение 1 - Функция переходов конечного автомата для лабораторной работы № 2 46

• Приложение 2 - Функция переходов конечного автомата для курсовой работы 46

• Приложение 3 - Тексты программных модулей для курсовой работы 47

• Приложение 4 - Примеры входных и результирующих файлов для курсовой работы 61

• Литература 63

• Примечания 63

Алексей Юрьевич Молчанов
Системное программное обеспечение. Лабораторный практикум

Введение

Эта книга является логическим продолжением и дополнением учебника "Системное программное обеспечение", вышедшего в свет в 2003 году. Главной целевой аудиторией книги "Системное программное обеспечение" были студенты технических вузов, обучающиеся по специальности "Вычислительные машины, комплексы, системы и сети" и родственным с ней направлениям, поэтому материал книги был подобран исходя из требований стандарта этой специальности для курса "Системное программное обеспечение". Программа этого курса предусматривает практические занятия в виде лабораторных работ, а также выполнение курсовой работы по итогам курса. Поэтому автор посчитал разумным добавить к сухим теоретическим выкладкам необходимый живой практический материал, проиллюстрированный конкретными примерами реализации.

Некоторая часть материала, касающаяся базовых теоретических основ, в этой книге перекликается с уже опубликованным материалом книги "Системное программное обеспечение". Но автор посчитал необходимым кратко привести здесь только те теоретические выкладки, без которых невозможно построить логическое изложение материала. Подразумевается, что читатели уже знакомы с основами курса "Системное программное обеспечение", поэтому в соответствующих местах всегда даются ссылки на литературу – в основном на базовые книги курса [1–3, 7], а также на книги по курсу "Операционные системы" [3, 5, 6]. Поскольку оба курса ("Системное программное обеспечение" и "Операционные системы") тесно взаимосвязаны, читателям этой книги необходимо знать их основы, чтобы понять и практически применять изложенный в книге материал (совсем недавно, в старой редакции образовательного стандарта, оба этих курса составляли единое целое [3]).

Книга может оказаться полезной не только студентам, но и специалистам, чья деятельность напрямую связана с созданием средств обработки текстов и структурированных текстовых команд. Некоторые практические приемы, описанные в книге и проиллюстрированные в примерах программного кода, будут полезны не только тем, кто создает или изучает трансляторы, компиляторы или любые другие распознаватели для формальных языков, но и вообще всем разработчикам программного обеспечения.

Для понимания практических примеров необходимо знание языка программирования Object Pascal и хотя бы общее представление о системе программирования Delphi, а также знание языка ассемблера процессоров типа Intel 80x86. В ряде случаев для сравнения и понимания примеров синтаксических конструкций рекомендуется знать язык программирования C. Соответствующие сведения можно почерпнуть в дополнительной литературе, приведенной в конце книги [13, 23–25, 28, 31, 32, 37, 39, 41, 44].

Все практические примеры созданы автором в системе программирования Delphi 5 на языке Object Pascal с использованием примитивных классов из библиотеки VCL. Но автор приложил все усилия, чтобы они не были привязаны ни к версии системы программирования, ни к особенностям исходного языка. Поэтому желающие без проблем могут перенести их под любую версию Delphi, а при необходимости переписать, например на C++, для чего требуются только самые элементарные знания языка.

Программный код, приводимый в примерах, ни в коей мере не претендует на высокую эффективность. При его создании автор в первую очередь думал об иллюстративности кода, о его способности наглядно отражать те теоретические посылки, которые есть в книге. И тем не менее использованные методы и приемы, по мнению автора, могут служить не только примером реализации элементов компилятора, но и иллюстрацией хорошего стиля программирования – но пусть об этом лучше судят сами читатели. Возможности дальнейшего совершенствования кода чаще всего специально заложены в примерах, а в тексте книги указано, в чем эти возможности заключаются. При проведении занятий преподаватели могут использовать эти моменты для дополнительных заданий по теме книги.

Структура книги проста: она содержит описания четырех лабораторных работ и одной курсовой работы. Каждая лабораторная работа снабжена краткими теоретическими выкладками, имеет перечень вариантов заданий, рекомендации по выполнению и оформлению результатов работы, а также пример выполнения. В каждой лабораторной работе автор обращает внимание на основные сложности, связанные с ее выполнением, а также на возможные типичные ошибки и недочеты, дает рекомендации по возможностям программной реализации, отличным от кода, приводимого в примерах.

Все лабораторные работы связаны с реализацией составных частей компилятора. Первая работа посвящена организации таблиц идентификаторов, вторая – созданию лексического анализатора, третья – созданию синтаксического анализатора и четвертая – генерации и оптимизации результирующего кода. Работы имеют разную сложность выполнения: по мнению автора, первые две работы элементарно просты, третья – более сложная и, наконец, четвертая имеет максимальную сложность. Это следует учитывать преподавателям при планировании выполнения работ и обучающимся при их выполнении. Кроме того, все четыре работы взаимосвязаны – каждая последующая работа использует материал предыдущей, поэтому для обучающихся желательно иметь один номер варианта на выполнение всех работ (взаимосвязь работ и преимущества такого подхода наглядно проиллюстрированы в примерах их выполнения).

Курсовая работа предусматривает создание простейшего компилятора для заданного входного языка. Она основана на том же теоретическом материале, что и лабораторные работы, но требует комплексного подхода к освоению материала и к выполнению задания. Кроме того, в курсовой работе обучающимся предоставляется большая самостоятельность в выборе методов и приемов реализации задания, чем в лабораторных работах.

Практическая направленность данной книги требует использования значительного объема программного кода для реализации и иллюстрации выполняемых примеров в лабораторных работах и курсовой работе. К сожалению, из-за ограничений по объему нет возможности включить весь программный код в книгу. Поэтому автор счел необходимым привести в книге только программный код, связанный с курсовой работой (часть которого используется также и в лабораторных работах). Остальной программный код можно найти на веб-сайте издательства "Питер".

Приводимый в книге практический материал не претендует на полноту охвата всего курса "Системное программное обеспечение". Автор считает необходимым дополнить его работами по программированию параллельных взаимодействующих процессов [3, 5], а также методами разработки программного обеспечения в распределенных системах (по технологиям построения систем "клиент-сервер" и многоуровневой архитектуре [7]). Автор надеется, что ему удастся в ближайшее время подготовить соответствующий материал.

От издательства

Ваши замечания, предложения и вопросы отправляйте по адресу электронной почты comp@piter.com (издательство "Питер", компьютерная редакция).

Мы будем рады узнать ваше мнение!

Подробную информацию о наших книгах вы найдете на веб-сайте издательства: .