Writing Compilers and Interpreters

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出版者:Wiley
作者:Ronald Mak
出品人:
页数:864
译者:
出版时间:1996-8-10
价格:USD 70.00
装帧:Paperback
isbn号码:9780471113539
丛书系列:
图书标签:
  • 设计
  • compiler
  • 编译器
  • 解释器
  • 编程语言
  • 程序设计
  • 计算机科学
  • 语法分析
  • 语义分析
  • 代码生成
  • 虚拟机
  • 语言实现
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具体描述

深入理解编程语言的构建与实现:一套完整的软件工程实践指南 本书聚焦于计算机科学领域的核心挑战:如何设计、构建和部署高效、健壮的编程语言处理器(包括编译器和解释器)。 这不仅仅是一本关于理论概念的枯燥综述,而是一本面向实践的工程手册,旨在引导读者从零开始,掌握现代语言处理系统背后的全部关键技术栈和工程实践。 本指南将系统性地剖析从源代码到机器指令/执行环境的完整转换流程,重点强调设计决策对性能、安全性和可维护性的深远影响。我们将跨越经典算法与尖端优化技术的边界,提供清晰、可操作的实现路线图。 --- 第一部分:语言的解析与结构——奠定基础 本部分是理解任何语言处理器工作原理的基石,着重于如何将人类可读的文本形式(源代码)转化为计算机可理解的结构化数据。 1. 词法分析器的设计与实现: 基础理论: 深入探讨有限自动机(FA)在词法分析中的应用,包括确定性有限自动机(DFA)和非确定性有限自动机(NFA)的转换与最小化。 工程实践: 如何使用词法分析生成器(如 Lex/Flex 的原理)来自动构建高效的扫描器。讨论如何处理复杂语言特性,例如多行注释、字符串字面量的转义序列以及上下文相关的标记识别。 错误恢复: 识别并处理词法错误,例如无效字符序列,确保扫描器不会因单个错误而完全崩溃。 2. 语法分析器(Parser)的构建: 上下文无关文法(CFG): 详细介绍如何使用巴科斯-诺尔范式(BNF)和扩展巴科斯-诺尔范式(EBNF)精确描述语言的结构规则。 自顶向下分析: 详述递归下降解析器的设计原理,包括 LL(1) 文法的限制、回溯机制的优化以及如何通过消除左递归来确保解析器的效率。 自底向上分析: 深入剖析 LR(k) 分析技术(SLR, LALR, Canonical LR)的构建过程,包括如何生成分析表(动作表和goto表)。重点讲解 LALR(1) 在工业界中的普及性及其实现细节。 抽象语法树(AST)的构建: 解析过程中语义信息的捕获与表示。如何设计节点类型来准确映射语言的结构,为后续的语义分析和代码生成做准备。 --- 第二部分:语义的校验与中间表示——赋予意义 源代码被结构化后,处理器必须对其进行语义上的校验,并将其转换成一种适合进行优化和目标代码生成的中间形式。 3. 静态语义分析: 类型系统设计: 探讨强类型、弱类型、静态类型和动态类型的哲学差异。实现复杂类型(如数组、结构体、函数指针)的表示和检查。 符号表管理: 设计高效的数据结构来存储变量、函数、类等标识符的声明信息。重点讨论作用域规则(词法作用域、动态作用域)的实现,以及在嵌套作用域中进行快速查找的技术。 约束满足与类型推导: 针对具有类型推导特性的语言(如 Haskell 或现代 C++ 子集),实现复杂算法来自动确定变量和表达式的类型,并确保类型一致性。 4. 中间表示(IR)的选取与设计: IR 的重要性: 解释为什么需要脱离源代码和目标机器的 IR。 主流 IR 形式: 详细对比三地址码(Three-Address Code, TAC)、静态单赋值形式(SSA)以及基于控制流图(CFG)的表示。 IR 生成: 如何在 AST 遍历过程中,系统地将高级语言结构(如循环、条件分支、函数调用)翻译成线性或图结构的 IR 序列。 --- 第三部分:编译器的高级优化——追求性能极致 此部分是现代编译器的核心壁垒,关注如何通过一系列变换,在不改变程序语义的前提下,显著提升执行效率。 5. 机器无关的优化技术: 数据流分析: 介绍前向和后向数据流分析(如到达定义分析、活值分析)的原理,这是所有高级优化的基础。 通用优化算法: 深入实现诸如常量折叠与传播、死代码消除、公共子表达式消除(CSE)等经典优化。 循环优化: 重点研究针对性能瓶颈的循环变换,包括循环展开(Loop Unrolling)、循环交换(Loop Interchange)、和循环不变代码外提(Loop Invariant Code Motion, LICM)。 SSA 优化: 阐述 SSA 形式如何简化许多优化过程,例如自动的常量传播和死变量消除。 6. 目标代码生成与机器相关优化: 指令选择: 讲解如何将 IR 映射到特定目标架构(如 x86 或 ARM)的指令集。涉及模式匹配技术。 寄存器分配: 这是编译器的关键瓶颈。深入探讨图着色算法(Graph Coloring)在寄存器分配中的应用,以及溢出处理策略。 指令调度: 针对流水线处理器,如何重排指令顺序以最大化指令级并行性(ILP),同时保持数据依赖性。 --- 第四部分:解释器的设计与运行时环境 与编译侧重于静态转换不同,本部分探讨即时执行模型(解释器)的设计哲学及其与现代 JIT(Just-In-Time)编译器的关系。 7. 解释器架构与执行模型: 字节码设计: 如何为特定虚拟机设计一套紧凑、高效的指令集(字节码)。 解释器实现: 详细对比基于跳转表的(Dispatch Table)解释器和基于缓冲区的(Buffered)解释器的性能特征。讨论如何实现快速的函数调用和返回机制。 虚拟机状态管理: 栈帧结构、局部变量、操作数栈的维护。 8. 运行时系统与内存管理: 垃圾回收(GC)基础: 介绍标记-清除(Mark-and-Sweep)、复制(Copying)和代回收(Generational GC)等核心算法的设计思路和性能权衡。 调用约定(Calling Conventions): 探讨函数调用如何在栈上设置参数、保存上下文以及处理返回值的具体机制。 --- 本书的最终目标是提供一个完整的知识体系,使读者不仅能“使用”编程语言,更能“创造”和“驾驭”它们。 通过结合严谨的理论推导和大量的代码级工程案例,读者将能够独立构建从简单脚本语言到复杂系统级语言处理器的完整工具链。

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读后感

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用户评价

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我最近接触到了一本名为《Writing Compilers and Interpreters》的书,虽然我还没有深入阅读,但仅仅从封面设计和作者的声誉来看,就足以让我对其内容充满期待。这本书的排版和字体选择都非常讲究,给人一种专业而严谨的感觉。封面上那个抽象但又富有逻辑性的图形,似乎在暗示着编译器和解释器内部那精巧而复杂的运作机制,让人在翻开书页之前就产生了一种想要一探究竟的冲动。我听说这本书是由该领域的知名专家撰写的,他们深厚的学术背景和丰富的实践经验,让我相信这本书一定能够提供最前沿、最权威的理论知识和实践指导。我特别好奇作者将如何处理一些核心概念,比如词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成以及最终的代码优化和执行。在我看来,这些环节是构建一个成功编译器或解释器的基石,而理解这些过程的细节,对于任何想要深入了解程序语言底层运作原理的人来说,都至关重要。我个人在学习编程语言的过程中,常常会对某些语言特性背后的实现机制感到好奇,例如,为什么某些语言的语法如此灵活,而另一些语言又如此严谨?不同语言的执行效率差异究竟源于何处?这本书的出现,无疑为我解答这些疑问提供了一个绝佳的契机。我希望书中能够通过清晰的图示和生动的案例,将这些抽象的概念具象化,让我能够更容易地理解和掌握。此外,我也对书中可能包含的各种算法和数据结构的应用感到好奇,例如,在解析过程中会用到哪些图算法?如何设计高效的符号表?这些都是我非常感兴趣的方面。我相信,通过阅读这本书,我不仅能获得理论知识,更能培养解决实际问题的能力,为将来从事相关领域的研究或开发打下坚实的基础。总而言之,这本书在我眼中,不仅仅是一本技术书籍,更是一扇通往计算语言学和计算机体系结构更深层奥秘的窗口,我迫不及待地想要开始我的阅读之旅。

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在看到《Writing Compilers and Interpreters》这本书的书名时,我脑海中立刻浮现出那些曾经让我困惑但又充满魅力的编译器内部工作流程。作为一名有一定编程经验但对底层原理了解不深的学习者,我一直渴望能有一本系统性的书籍来梳理和解释这些复杂的概念。这本书的名字就非常直观地表达了它的目的,让我对接下来的阅读充满了期待。我特别想知道书中是如何讲解“词法分析”的。它如何从源代码字符串中识别出关键字、标识符、运算符、字面量等基本元素,并将其组织成有意义的“词素”(tokens)序列。我希望书中能够提供一些经典的词法分析器设计模式,并且能够通过具体的例子来展示如何使用正则表达式或其他技术来实现一个高效的词法分析器。同时,我非常期待书中对“语法分析”的深入讲解。它如何根据编程语言的语法规则,将词素序列构建成一个能够反映代码结构的抽象语法树(Abstract Syntax Tree, AST)。我希望书中能够详细介绍不同的解析技术,例如递归下降解析、LL(1)解析、LR解析等,并对它们的原理、优缺点和适用场景进行详细的比较。我还希望书中能够给出如何为一种简单的语言设计语法,并实现相应的解析器的具体步骤。除了前端的分析阶段,我也对“后端”的“代码生成”部分充满了好奇。如何将分析阶段得到的抽象语法树转化为中间代码,以及如何进一步将中间代码优化并生成目标机器代码,这是编译器实现的核心。我希望书中能够详细介绍各种中间表示形式,例如三地址码、控制流图等,并且能讲解常见的代码优化技术,例如常量折叠、死代码消除、循环优化等。最后,我也对书中是否会涉及“解释器”的设计与实现感到好奇,因为解释器与编译器在某些方面有共通之处,但也存在显著的区别。我希望这本书能够为我提供一个全面且深入的视角,帮助我理解和掌握编译器和解释器的构建原理。

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当我拿到《Writing Compilers and Interpreters》这本书时,我的第一反应是:“终于有一本能系统性讲解这个主题的书了!”。对于我这样一位对编程语言的底层运作机制充满好奇的人来说,编译器和解释器一直是神秘而又令人着迷的存在。这本书的书名直截了当,没有丝毫的模糊,预示着它将为我打开一扇通往这个奇妙世界的大门。我非常期待书中能够对“词法分析”进行深入的讲解。它如何将一串串字符转化为有意义的“词素”,这个过程看似简单,实则包含了大量的细节处理,比如如何识别不同类型的标识符、关键字、运算符以及字面量。我希望书中能够提供一些经典的设计模式,并且能通过具体的代码示例来展示如何实现一个健壮且高效的词法分析器。同时,我迫切想了解书中关于“语法分析”的论述。它如何根据语言的语法规则,将词素序列构建成一个反映代码结构的数据结构,比如抽象语法树(AST)。我希望书中能够详细介绍各种解析技术,例如递归下降解析、LL(1)解析、LR(k)解析等,并对它们的原理、优缺点以及适用场景进行深入的剖析。我也希望能看到书中是如何处理语法错误的,以及如何生成易于理解的错误提示信息。除了前端的分析阶段,我也对“中间代码生成”和“代码优化”的部分充满了期待。如何将分析后的代码转化为一种更容易被机器处理的中间形式,以及如何通过各种优化技术来提高生成代码的执行效率,这是编译器技术的精髓所在。我希望书中能够提供一些实际的优化算法和示例,例如常量折叠、死代码消除、循环优化等。最后,我也对书中关于“解释器”的设计与实现感到好奇,它与编译器的区别和联系在哪里,以及如何构建一个高效的解释器。这本书的厚度和内容预示着它将是一次知识的盛宴,我迫不及待地想要开始我的探索之旅。

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收到《Writing Compilers and Interpreters》这本书,我首先被它朴实而专业的封面设计所吸引。没有过多的花哨装饰,只有清晰的书名和作者的名字,这让我感觉这本书更专注于内容本身。我本人对软件开发的底层原理一直抱有浓厚的兴趣,尤其是在理解编程语言的执行过程方面。我常常会思考,当我们编写的代码是如何一步步被计算机理解并执行的?编译器和解释器在其中扮演着怎样的角色?而这本书,无疑是一本能够系统性地解答这些问题的权威指南。我尤其关注书中关于“词法分析器”(Lexer/Scanner)的阐述。它如何将原始的源代码文本分解成一个个有意义的“词素”(Tokens),这个过程看似简单,实则蕴含着精巧的设计。我希望书中能够详细介绍正则表达式在词法分析中的应用,以及如何处理一些复杂的词法规则,例如注释、字符串字面量以及各种分隔符。另外,“语法分析器”(Parser)的部分也是我非常期待的。它如何根据语言的语法规则,将词素序列构建成一个树形结构(如抽象语法树),这是理解代码结构的关键。我希望书中能够深入探讨不同的解析策略,例如自顶向下(Top-down)和自底向上(Bottom-up)解析,并比较它们的优缺点,以及如何在实际中选择和实现。我个人对“算符优先分析法”和“LR(1)分析器”这类更高级的解析技术特别感兴趣,希望书中能有深入的讲解。此外,我也想了解书中是否会涉及“语义分析”阶段,包括类型检查、作用域解析、变量绑定等,这些步骤对于确保程序的逻辑正确性至关重要。最后,我非常好奇书中是否会介绍如何实现一个简单的虚拟机(Virtual Machine)或者目标代码生成器,以及如何处理指令集设计和内存管理等问题。这本书的厚度让我相信,它一定能够为我提供一个全面且深入的视角,帮助我构建起对编译器和解释器完整而深刻的理解。

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《Writing Compilers and Interpreters》这本书,当我第一次看到它的时候,就有一种被吸引的感觉。它的书名直击核心,直接点明了其关注的主题——如何构建编译器和解释器。我长期以来一直对计算机科学的底层机制感到着迷,特别是那些将人类可读的代码转化为机器指令的神秘过程。这本书,我毫不怀疑,将会是我探索这个领域的绝佳向导。我非常期待书中能够详细阐述“递归下降解析”这种直观的语法分析技术。虽然它相对容易理解和实现,但如何在实践中处理各种复杂的语法结构,避免回溯,以及如何高效地管理解析状态,都是需要深入探讨的。同时,我也非常想了解书中对于“LL(1)”和“LR(k)”这类更强大的解析器生成器的介绍。它们背后的数学原理,以及如何利用工具(如Yacc/Bison 或 ANTLR)来自动生成解析器,这将是我学习的重点。我希望书中能够提供一些实际的例子,展示如何为一种自定义的简单编程语言生成解析器。此外,关于“语义分析”的部分,我同样充满期待。如何进行类型检查,确保操作符与操作数类型匹配,以及如何处理变量的作用域和生命周期,都是非常关键且容易出错的环节。我希望书中能够给出清晰的策略和实现方法。我一直认为,一个好的编译器不仅仅要能够解析代码,更要能够理解代码的含义,并在发现错误时提供有用的反馈。因此,我也对书中关于“错误处理”的章节抱有很高的期望,希望它能教会我如何设计健壮的错误检测和报告机制。最后,我很好奇书中是否会涉及“代码优化”的技术。如何通过各种转换(例如内联、循环展开、寄存器分配等)来提高生成代码的执行效率,这将是我最想深入了解的部分。这本书无疑是一份厚重的技术宝典,我期待它能为我揭示编译器和解释器构建的奥秘。

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老实说,我在拿到《Writing Compilers and Interpreters》这本书的时候,内心是既兴奋又带有一丝丝的忐忑。兴奋是因为我知道编译器和解释器的世界是多么的迷人,它承载了人类将高级语言转化为机器语言的智慧结晶。而忐忑,则源于我对这个领域的敬畏。它涉及的知识点繁多且精密,我担心自己是否能够完全理解书中所阐述的复杂概念。我迫切地希望这本书能够以一种循序渐进的方式,带领我这个在编译器领域算是初学者的读者,逐步揭开它的神秘面纱。我特别期待书中能够对“递归下降解析”和“LL(1)解析器”这样的技术进行详细的讲解,因为我知道它们是实现语法分析的常用方法,但其背后的原理和实现细节对我来说仍然有些模糊。此外,我非常希望书中能够包含对不同类型编译错误(如语法错误、语义错误)的处理策略的探讨,以及如何生成清晰、有用的错误报告,因为这对于提高开发者的调试效率至关重要。我一直认为,一个优秀的编译器或解释器,不仅要有强大的功能,还要有友好的用户体验,而清晰的错误信息无疑是其中非常重要的一部分。同时,我也对书中关于“中间代码生成”的部分充满好奇。如何将抽象语法树(AST)转化为更容易被机器理解的中间表示,比如三地址码或字节码,这是连接前端和后端的关键环节。我希望书中能够提供一些实际的代码示例,展示如何进行这些转换,以及可能遇到的挑战。我还想知道,书中是否会涉及一些高级的编译器优化技术,例如常量折叠、死代码消除、循环优化等,以及这些技术是如何工作的,它们对程序性能的提升有多大影响。毕竟,对于解释器而言,执行效率往往是其发展的瓶颈之一,而优化技术是突破这个瓶颈的关键。这本书的篇幅看起来不小,我猜测其中一定蕴含着大量的宝贵信息,我希望作者能够用一种易于理解的语言,配合逻辑清晰的图表和代码片段,帮助我建立起完整的知识体系。

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《Writing Compilers and Interpreters》这本书,当我第一次看到它时,就被它简洁而又直击核心的书名所吸引。作为一名对计算机科学的底层运作机制有着浓厚兴趣的读者,我一直认为理解编译器和解释器的构建原理是深入理解编程语言本质的关键。这本书的出现,无疑为我提供了一个绝佳的学习机会。我非常期待书中能够详细讲解“词法分析”的整个流程。它如何将源代码的原始字符流,有效地分解成一个个有意义的“词素”(tokens),这个过程对于后续的语法分析至关重要。我希望书中能够通过具体的例子,清晰地展示如何设计和实现一个高效的词法分析器,并且能够处理像注释、字符串字面量以及各种分隔符这样的细节。同时,我对“语法分析”的部分更是充满好奇。它如何根据编程语言的语法规则,将词素序列构建成一个具有逻辑结构的表示,例如抽象语法树(AST),这将是我学习的重点。我希望书中能深入探讨不同的解析策略,如递归下降解析、LL(1)解析、LR解析等,并详细分析它们的原理、优缺点以及在实际应用中的选择。我还希望书中能提供关于如何处理语法错误并生成易于理解的错误报告的指导。除了前端的分析过程,我也对“语义分析”的环节充满期待。它如何进行类型检查、作用域解析、变量绑定等,以确保代码的逻辑正确性。我希望书中能提供一些实际的代码示例,展示这些关键步骤的实现。这本书看起来内容非常充实,我期待它能够为我揭示编译器和解释器构建的方方面面,从而加深我对编程语言本质的理解。

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《Writing Compilers and Interpreters》这本书,当我第一次看到它时,便被它简洁而又充满力量的书名深深吸引。作为一名对计算机科学的底层原理抱有极大热情的研究者,我一直认为理解编译器和解释器的运作机制是深入掌握一门编程语言的必经之路。这本书的出现,对我来说,无疑是一份厚礼。我特别关注书中对“词法分析”部分的讲解。它如何从源代码的原始字符流中识别出有意义的单元(即“词素”),并将其组织成一个序列,这个过程的严谨性和效率至关重要。我希望书中能够深入探讨正则表达式在词法分析中的应用,以及如何设计高效的有限状态自动机(FSA)来处理复杂的词法规则。同时,我对“语法分析”的部分也充满了期待。它如何根据编程语言的语法定义,将词素序列构建成一个结构化的表示,例如抽象语法树(AST),这直接关系到后续的语义分析和代码生成。我希望书中能详细介绍各种解析技术,如递归下降解析、LL(1)解析、LR(k)解析等,并深入分析它们的原理、优缺点以及在实际应用中的选择。我也希望书中能提供关于如何处理语法错误并生成有用的错误报告的策略。除了前端的分析过程,我对“语义分析”也抱有极大的兴趣。它如何进行类型检查、变量作用域解析、生命周期分析等,确保程序的逻辑正确性。我希望书中能提供清晰的算法和数据结构来实现这些功能,例如符号表的管理。最后,我也对书中是否会涵盖“代码生成”和“代码优化”的部分感到好奇。如何将抽象语法树转化为机器可执行的代码,以及如何通过各种优化手段提升程序的执行效率,这些都是编译器技术的终极目标。这本书的厚度预示着其内容的丰富性,我期待它能为我提供一个全面而深刻的知识体系,带领我领略编译器和解释器构建的精妙之处。

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《Writing Compilers and Interpreters》这本书,当我第一眼看到它的时候,就有一种被深深吸引的感觉。作为一名对计算机底层运作原理一直充满好奇的开发者,我深知编译器和解释器在整个软件开发流程中的核心地位。这本书的书名直接点明了其主题,让我对其内容充满了强烈的期待。我非常希望书中能够详细阐述“词法分析”的过程。它如何将我们编写的源代码字符串,分解成一个个有意义的“词素”(tokens),这个过程看似简单,但其中蕴含着精巧的设计,例如如何处理关键字、标识符、运算符、字面量以及注释等。我希望书中能够通过具体的例子,展示如何设计一个高效的词法分析器,并处理各种潜在的边缘情况。同时,我对“语法分析”的部分更是充满好奇。它如何根据编程语言的语法规则,将词素序列构建成一个具有结构性的表示,例如抽象语法树(AST)。我希望书中能够深入讲解各种解析技术,如递归下降解析、LL(1)解析、LR解析等,并详细分析它们的原理、优缺点以及在实际项目中的应用。我还特别期待书中能够介绍如何处理语法错误,并生成清晰、有用的错误提示信息,这对于提高开发者的调试效率至关重要。除了前端的分析阶段,我也对“语义分析”和“中间代码生成”的环节充满了兴趣。语义分析如何检查代码的逻辑正确性,例如类型匹配、作用域检查等;中间代码生成如何将抽象的语法树转化为更易于机器处理的中间表示。我希望书中能够提供一些实际的代码示例,展示这些关键步骤的实现。这本书看起来内容相当丰富,我期待它能为我提供一个全面且深入的理解,让我能够更好地掌握编译器和解释器的工作原理。

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《Writing Compilers and Interpreters》这本书,当我初次接触它时,就有一种强烈的预感,它将成为我探索编程语言底层实现的一个重要里程碑。作为一个对计算机科学的“幕后英雄”们充满好奇的开发者,我一直对编译器和解释器的工作原理有着浓厚的兴趣。这本书的名称直接点出了其核心内容,让我对即将展开的知识之旅充满了期待。我非常希望书中能够清晰地讲解“词法分析”的流程。它如何将一段原始的代码文本,转化为一连串有意义的“词素”(tokens),这是编译器工作的起点。我希望能看到书中是如何处理各种边缘情况的,例如多行注释、字符串的转义字符,以及如何设计一个高效的词法分析器。同时,我迫切想了解书中对于“语法分析”的阐述。它如何根据编程语言的语法规则,将词素序列构建成一个结构化的表示,例如抽象语法树(AST)。我希望书中能详细介绍递归下降解析、LL(1)解析和LR解析等不同的解析技术,并比较它们的优缺点,以及如何选择适合的解析策略。我尤其对如何实现一个能够生成清晰错误信息的解析器感兴趣,因为这对于调试至关重要。除了前端的解析部分,我也对“语义分析”的环节充满期待。它如何检查代码的含义,例如类型匹配、变量声明和使用等。我希望书中能提供一些实际的例子,展示如何进行类型检查、作用域管理和符号表的构建。最后,我也很好奇书中是否会介绍如何将分析后的代码转化为中间表示(intermediate representation, IR),例如三地址码或字节码,并讲解一些基本的代码优化技术,以提高生成代码的执行效率。这本书看起来内容非常充实,我期待它能为我揭示编译器和解释器构建的方方面面,从而加深我对编程语言本质的理解。

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