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出版者:1 edition (2002年4月1日)

作者:R. Niegel Horspool

出品人:

页数:341

译者:

出版时间:2002-4

价格:110.00

装帧:平装

isbn号码:9783540433699

丛书系列:

图书标签:

• 编译原理
• 编译器构造
• 程序语言
• 计算机科学
• 编译技术
• 语法分析
• 语义分析
• 代码生成
• 优化
• 前端后端

《代码的蜕变：现代编译器的奥秘》 在这本深入浅出的著作中，我们将一同踏上一段探索代码幕后世界的奇妙旅程，揭示那些让高级语言转化为机器指令的复杂而精妙的编译过程。《代码的蜕变：现代编译器的奥秘》并非一本单纯的技术手册，而是一次对计算思维本质的深度剖析，一次对语言抽象化与具象化之间桥梁的细致描摹。 第一部分：从意念到字节——编译器的宏观视角 本书的开篇，我们将从宏观层面鸟瞰编译器的全貌。你将了解到，编译器远不止是一个简单的“翻译器”，它是一个复杂的多阶段处理系统，肩负着将人类易于理解的抽象概念，转化为计算机硬件能够执行的低级指令的重任。我们将追溯编译器的历史渊源，理解其在计算机科学发展进程中的关键作用，并探究现代编译器所面临的挑战与机遇，例如对新型硬件架构的支持、对并行计算的优化以及对代码安全性的保障。 我们将深入探讨编译器的主要构成部分，犹如解剖一个精密的机器。从词法分析器（lexer）将源代码拆解成有意义的“词语”，到语法分析器（parser）构建出代码的结构化“句子”，再到语义分析器（semantic analyzer）检查代码的逻辑含义和类型一致性，每一个环节都如同一位技艺精湛的工匠，细致地打磨着代码的每一个细节。你将理解，为何程序的每个字符、每个符号都至关重要，它们是如何被解读、验证并最终构建成一个具有内在逻辑的代码骨架。 第二部分：语言的骨骼——深入剖析编译器的核心技术 进入本书的核心，我们将逐一解剖编译器工作的关键技术。 词法分析：代码的“分词”艺术。 你将学习如何使用正则表达式和有限自动机（finite automata）来识别源代码中的关键字、标识符、运算符和字面量。我们将探讨各种扫描技术，以及如何处理注释、空格和预处理器指令，理解词法分析器如何有效地将原始文本转化为一个有序的“令牌流”（token stream）。 语法分析：构建程序的“语法树”。 这一章节将带你领略语法分析的魅力，学习如何构建抽象语法树（Abstract Syntax Tree, AST）。我们将介绍各种解析技术，包括自顶向下解析（如LL(1)解析）和自底向上解析（如LR解析）。你将理解，AST是如何精确地反映程序结构的层次关系，为后续的语义分析和代码生成奠定坚实的基础。 语义分析：探究代码的“意义”。 词法和语法分析解决了“形式”问题，而语义分析则关注“内容”。我们将深入探讨类型检查（type checking），理解不同数据类型是如何被管理和验证的，以及编译器如何捕获那些潜在的运行时错误。此外，我们还会触及变量的作用域（scope）和生命周期（lifetime）的管理，以及如何进行控制流分析和数据流分析，以确保程序的逻辑正确性和效率。 中间代码生成：抽象的表达。 在将高级语言转化为机器码之间，编译器通常会先生成一种中间表示（Intermediate Representation, IR）。本书将介绍几种常见的IR形式，如三地址码（three-address code）和静态单赋值（Static Single Assignment, SSA）形式。你将理解，IR的引入如何简化后续的代码优化和目标代码生成过程，使得编译器更加模块化和可移植。 第三部分：优化的智慧——让代码飞驰的秘诀 一个高效的编译器不仅仅是翻译，更是优化的艺术。本部分将聚焦于如何让生成的目标代码运行得更快、占用更少的资源。 局部优化：洞悉指令的细微之处。 我们将研究那些作用于代码小片段（基本块）的优化技术，例如常量折叠（constant folding）、死代码消除（dead code elimination）和公共子表达式消除（common subexpression elimination）。你将学习如何通过改变指令的顺序和简化计算，来提升代码的执行效率。 全局优化：宏观调控代码的性能。 这一章节将探讨那些影响整个程序或函数范围的优化策略。我们将深入了解循环优化（loop optimization），如循环展开（loop unrolling）和循环不变代码外提（loop-invariant code motion），以及过程内联（inlining）和逃逸分析（escape analysis）。你将理解，这些全局优化是如何显著提升程序的整体性能。 寄存器分配：资源的精妙管理。 寄存器是CPU中宝贵的资源。我们将探讨各种寄存器分配算法，例如图着色算法（graph coloring），以最小化内存访问的次数，充分利用CPU寄存器，从而大幅提升代码执行速度。 第四部分：走向指令集——目标代码的诞生 最终，我们将把优化的中间代码转化为特定处理器架构能够理解的机器指令。 指令选择：选择最合适的“语言”。 不同的CPU架构拥有不同的指令集。我们将学习如何根据IR和目标机器的指令集，选择最高效的指令序列来表达程序逻辑。 指令调度：编排指令的节奏。 为了充分利用CPU的流水线特性，指令的执行顺序至关重要。我们将探讨指令调度的技术，以避免数据冒险和控制冒险，实现指令的并行执行。 代码生成：机器语言的“译者”。 这一部分将整合前面所有的技术，讲解如何生成最终的可执行代码。我们将简要介绍目标文件格式，以及链接器（linker）和加载器（loader）在将编译后的代码转化为可运行程序中的作用。 《代码的蜕变：现代编译器的奥秘》 是一次对软件工程中最基础、也最深刻的领域之一的全面探索。它不仅能帮助你理解现有编译器的运作原理，更能激发你对程序语言设计、算法优化以及计算性能的深刻洞察。无论你是计算机科学的学生、软件工程师，还是对代码的内部运作充满好奇的探索者，本书都将为你提供一座通往更深层次理解的桥梁。翻开本书，一起见证代码从抽象的思想到具象的指令，经历一场令人惊叹的“蜕变”。

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阅读《Compiler Construction》的过程，与其说是学习，不如说是一场对计算思维的重塑。这本书最显著的特点是其对抽象层次的精妙控制。它首先搭建起一个坚实的理论框架，让你对整个编译过程的蓝图有一个宏观的把握，然后，它会以极高的分辨率聚焦到每一个模块，比如后端代码优化中的数据流分析，作者用极其精炼的语言勾勒出了控制流图（CFG）的构建和分析过程。我发现这本书的一个独特魅力在于，它鼓励读者去质疑既有的范式。在关于指令集架构选择的部分，作者并没有直接给出一个“标准答案”，而是引导我们去思考不同硬件特性如何反作用于编译器的设计决策。这种启发式的教学方法，极大地激发了读者的主动探索欲。它不是一个简单的知识传递工具，更像是一个思维的催化剂，让我开始用更少的假设去思考更复杂的问题。对于那些渴望成为领域专家的读者来说，这本书无疑是他们工具箱里最锋利的那把“瑞士军刀”。

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这本书简直是为那些对计算机底层原理充满好奇的求知者量身定做的。我通常对这类技术性极强的书籍望而却步，但《Compiler Construction》这本书的叙述方式却有一种奇妙的魔力，它没有那种枯燥的教科书腔调，而是以一种近乎于“揭秘”的口吻，一步步引导你深入编译器的核心世界。我特别欣赏作者在处理复杂概念时所展现出的耐心和清晰度。例如，在讲解词法分析和语法分析之间的衔接时，那些原本在我脑海中纠缠不清的抽象步骤，经过作者的拆解和比喻，瞬间变得可视化了。它不像我读过的其他教材那样，只是堆砌公式和图表，而是真正地在与读者进行一场智力上的对话。读完它，我感觉自己不再是那个只会使用编程语言的“用户”，而是开始理解语言背后的构造师。那些关于中间代码生成和优化策略的讨论，更是让我对程序执行效率的提升有了全新的认识，这对于任何一个想写出高性能软件的工程师来说，都是无价之宝。我向所有希望突破编程舒适区，真正掌握计算科学精髓的人强烈推荐这本书。

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坦率地说，这本书的阅读体验是一次对心智的“极限挑战”，但回报绝对丰厚得惊人。我购买这本书的初衷是想快速掌握现代编译器设计中的一些前沿技术，然而，我很快意识到，它要求读者具备扎实的离散数学和形式语言理论基础。这套书的深度远超我的预期，它不仅仅停留在“如何构建”的层面，更深入探讨了“为什么这样构建”背后的理论根源和数学证明。作者在阐述自举（Bootstrapping）过程时的逻辑链条是如此严密，几乎没有可供质疑的漏洞。我花了大量时间去消化那些关于属性文法和语义分析的部分，那些复杂的推导过程和范式转换，像极了一场精密的手术，要求操作者心无旁骛。但正是这种近乎苛刻的严谨性，让这本书拥有了极高的学术价值。它更像是一本研究参考手册，而不是一本轻松的入门读物。对于那些想要在编译器领域进行深入研究或者未来打算设计新的编程语言的人来说，这本书是不可绕开的经典基石，只是初次接触可能需要辅以其他更直观的辅助材料来巩固理解。

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这本书的结构安排是教科书中的典范，它像一个训练有素的向导，带领读者从最基础的抽象概念一步步走向宏大的系统构建。最让我感到惊喜的是，作者对错误处理和调试机制的重视程度远远超过了其他同类书籍。通常，错误处理总是被轻描淡写地带过，但在这本书里，它被视为编译器设计中至关重要的一环，并提供了详尽的恢复策略分析。这种对“健壮性”的强调，体现了作者深厚的实践经验。我记得有一章专门讨论了目标代码生成阶段中寄存器分配的贪婪算法与图着色算法的对比，那种深入剖析不同算法性能优劣的叙述，充满了洞察力。这本书的价值在于它教导的不仅仅是“如何编译”，更是“如何设计一个可维护、高性能、容错的复杂系统”。它迫使我跳出单一语言的限制，从一个更宏观的视角去审视软件工具链的构建逻辑，这种思维的拓宽，比单纯学会一个技术点要宝贵得多。

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我通常认为技术书籍的排版和插图是决定阅读体验的关键因素之一，而《Compiler Construction》在这方面展现出一种克制而高效的美学。它没有使用那些花哨的、分散注意力的彩色图表，而是选择了经典的黑白布局，所有的图示都服务于核心的解释目的。特别是关于LR解析器构建的表格和状态转移图，它们被绘制得异常清晰，即使是像我这样对表格结构比较敏感的读者，也能迅速定位关键信息。这本书的文字风格非常“工程化”，每一个句子都旨在传递最大的信息密度，没有一句废话，这种效率感让人在快节奏的阅读中保持高度的专注。我尤其欣赏它在案例选择上的独到眼光，书中穿插的那些经典算法的实现思路，往往能让人联想到如何在实际项目中应用这些理论。这本书真正做到了理论与实践的完美平衡，它不仅告诉你编译器是如何工作的，还让你理解在资源有限的约束下，顶尖的工程师是如何权衡和取舍的。对于资深开发者而言，这本书是提升架构思维的绝佳读物。

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