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出版者:Addison Wesley

作者:Jeffrey D. Ullman

出品人:

页数:1000

译者:

出版时间:2007-03-31

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780321491695

丛书系列:

图书标签:

• 编译原理
• 编译器设计
• 程序语言
• 计算机科学
• 形式语言
• 语法分析
• 语义分析
• 代码生成
• 优化
• 编译技术

《软件开发的基石：从抽象到执行的深度解析》 本书旨在为读者提供一个全面且深入的视角，探索现代软件开发过程中至关重要的一环——编译器。我们通常认为编译器是将高级编程语言转化为机器能够理解的低级语言的工具，但其背后蕴含的原理、设计和实现，远比这要复杂和迷人。本书将带您穿越软件工程的腹地，揭示编译器如何将人类的抽象思维转化为计算机执行的精确指令。 我们从编译器设计的基本流程出发，将整个过程分解为几个关键阶段：词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化以及目标代码生成。每一个阶段都如同精密机器上的一个齿轮，协同工作，确保代码的准确转换和高效执行。 词法分析（Lexical Analysis）：这是编译器处理的第一个环节，也被称为扫描（Scanning）。在此阶段，编译器读取源代码，并将其分解成一个个有意义的单元，称为“词素”（Lexemes）。这些词素会被进一步归类为“标记”（Tokens），例如关键字（如 `if`, `while`）、标识符（变量名、函数名）、运算符（`+`, `-`, ``, `/`）、分隔符（`;`, `{`, `}`）以及字面量（数字、字符串）等。本书将详细介绍如何使用有限自动机（Finite Automata）和正则表达式（Regular Expressions）来构建高效的词法分析器，以及如何处理注释、空白符等非功能性元素。我们将探讨各种扫描器的设计模式，并理解它们在不同编程语言中的实现差异。 语法分析（Syntax Analysis）：在词法分析器生成了一系列标记流之后，语法分析器（也称为解析器 Parser）便接手工作。它的任务是根据编程语言的语法规则，检查这些标记是否构成一个有效的结构，即“语法正确性”。本书将深入讲解上下文无关文法（Context-Free Grammars, CFGs）及其在描述程序语言结构中的重要性。我们将学习如何构建各种类型的解析器，包括自顶向下解析（Top-Down Parsing），如递归下降（Recursive Descent）和LL解析器，以及自底向上解析（Bottom-Up Parsing），如算符优先解析（Operator Precedence Parsing）和LR解析器（LR Parsers）。我们将详细分析不同解析技术的工作原理、优缺点，并提供构建强大解析器的实践指导。 语义分析（Semantic Analysis）：语法分析仅仅保证了代码的结构正确，但程序的实际含义——即“语义”——才是编译器需要验证的关键。语义分析阶段负责检查程序的逻辑意义，包括类型检查（Type Checking）、作用域规则（Scope Rules）以及变量声明和使用的正确性。本书将详细阐述类型系统的设计，如静态类型与动态类型，以及类型推断（Type Inference）和类型转换（Type Conversion）等概念。我们将学习如何使用抽象语法树（Abstract Syntax Trees, ASTs）作为数据结构来表示程序的语法结构，以及如何通过遍历 AST 来执行语义检查，并在这个过程中收集和维护关于程序结构和信息的符号表（Symbol Table）。 中间代码生成（Intermediate Code Generation）：为了实现代码优化和跨平台的可移植性，编译器通常不会直接将源代码转换为目标机器码。取而代之的是，它会生成一种介于高级语言和机器语言之间的中间表示（Intermediate Representation, IR）。本书将探讨几种常见的中间代码形式，如三地址码（Three-Address Code, TAC）、静态单赋值（Static Single Assignment, SSA）以及抽象语法树（AST）本身也可以作为一种中间表示。我们将分析不同 IR 的设计理念，以及它们如何简化后续的代码优化和目标代码生成步骤。 代码优化（Code Optimization）：一个高效的编译器不仅仅是能正确转换代码，更重要的是能生成运行效率高、占用资源少的代码。代码优化是编译器的核心竞争力之一。本书将系统地介绍各种代码优化技术，从基本的常量折叠（Constant Folding）和传播（Propagation），到更复杂的循环优化（Loop Optimization），如循环展开（Loop Unrolling）和循环不变代码外提（Loop-Invariant Code Motion），再到过程间分析（Interprocedural Analysis）和数据流分析（Data Flow Analysis）。我们将深入理解数据流分析技术，如活跃变量分析（Live Variable Analysis）、到达定义分析（Reaching Definitions Analysis）以及别名分析（Alias Analysis），并探讨如何利用这些分析结果来指导各种优化策略。 目标代码生成（Target Code Generation）：这是编译过程的最后一步，将经过优化的中间代码转换为特定目标机器架构的机器指令。这一阶段需要考虑目标处理器的指令集、寄存器分配（Register Allocation）、指令选择（Instruction Selection）以及指令调度（Instruction Scheduling）。本书将详细阐述这些技术，包括寄存器分配的各种算法，如图着色算法（Graph Coloring）及其变种。我们将学习如何根据目标指令的特性，选择最合适的机器指令序列来表示中间代码的各个部分，并对指令的执行顺序进行优化，以最大化流水线利用率和减少数据依赖。 本书还将探讨与编译器设计相关的其他重要主题，如： 错误处理（Error Handling）：如何在编译器发现源代码中的错误时，提供清晰、有用的错误信息，并能从错误中恢复，以便继续分析剩余的代码。 编程语言设计与编译器实现的关联：理解编程语言的特性如何影响编译器的设计和实现，以及反过来，编译器技术如何影响新的编程语言的设计。 即时编译（Just-In-Time Compilation, JIT）：介绍现代运行时环境中动态编译技术的作用和实现，例如在Java、JavaScript等语言中。 编译器工具链：探讨与编译器协同工作的其他重要工具，如链接器（Linker）、加载器（Loader）、调试器（Debugger）以及构建系统（Build Systems）等。 通过对这些核心概念的深入剖析和细致讲解，本书旨在帮助读者不仅理解编译器的“是什么”，更能掌握“为什么”以及“如何”构建一个高效、健壮的编译器。无论您是计算机科学的学生、软件工程师，还是对底层系统运作原理充满好奇的研究者，本书都将为您提供宝贵的知识和深刻的启迪，让您更清晰地认识到软件开发过程中那座连接抽象思维与机器执行的宏伟桥梁。

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《Compilers》这本书给我的第一印象是它那厚重的分量，不仅仅是物理上的厚重，更象征着它所承载的知识深度。在我看来，理解编译器的工作原理，就如同理解一门语言的骨架和血肉，能够洞悉其内在的运行机制，从而更好地掌握语言的精髓。我一直对编译器的各个阶段感到着迷，从前端的词法分析和语法分析，到中间的语义分析和中间代码生成，再到后端的代码优化和目标代码生成，每一个环节都充满了精妙的设计和算法的智慧。我希望这本书能够深入浅出地讲解这些概念，让我不仅仅是知道它们的存在，更能理解它们是如何工作的，例如，词法分析中的词素、模式和标记是如何被识别和定义的？语法分析中的句型、句法结构和抽象语法树又扮演着怎样的角色？语义分析中的属性文法和类型系统是如何保证程序的正确性的？甚至到代码优化，书中是否会介绍像常量折叠、死代码消除、循环优化等经典算法，并解释它们是如何提升程序性能的？我对书中能够提供的实际示例和代码片段非常期待，能够通过具体的例子来理解这些抽象的概念，无疑会大大提升我的学习效率和兴趣。我深信，通过对这本书的学习，我将能够更深刻地理解编程语言的本质，并提升我作为开发者解决复杂问题的能力。

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这本书，在我收到的时候，就给我一种“硬核”的感受。我一直认为，要成为一个优秀的开发者，就必须了解我们所使用的工具是如何工作的，而编译器，就是那个最核心、也最神奇的工具之一。我希望《Compilers》这本书能够为我揭示编译器各个阶段的奥秘。从词法分析开始，我希望了解如何精确地识别源代码中的各个“标记”，以及如何处理其中的特殊情况，比如字符串字面量和注释。语法分析更是我关注的重点，我希望能深入理解不同的解析方法，例如递归下降、LL和LR解析，以及如何构建出清晰、准确的抽象语法树来表示程序的结构。更令我期待的是，书中是否会详细讲解语义分析的过程，包括如何进行类型检查、作用域管理、变量声明和函数调用的名字消解等？而且，我一直对代码优化非常感兴趣，希望能够学习到如何通过各种技术，比如常量折叠、死代码消除、循环优化等，来提升程序的执行效率。如果书中能提供一些关于如何编写和测试编译器的一些实践经验，或者对不同编程语言的编译器设计有对比分析，那将是对我学习过程的巨大补充，让我能够从更广泛的视角来理解编译器的世界。

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拿到《Compilers》这本书，我立刻被它的严谨性所吸引。我一直认为，编译器是一个连接高级语言和低级机器的桥梁，它承载着将人类的创造力转化为机器指令的重任，而这个过程绝非易事，需要精密的逻辑、严谨的算法和对计算机体系结构深刻的理解。我好奇的是，书中会如何系统地介绍编译器的各个组成部分？例如，在词法分析阶段，书中是否会深入探讨正则表达式和有限状态自动机在模式匹配中的应用？在语法分析阶段，是否会详细讲解LL、LR等不同的解析技术，以及它们各自的优缺点？更令我期待的是，书中是否会详细阐述中间代码的生成，以及不同中间代码表示形式（如三地址码、P-code）的优劣？我对代码优化部分尤其感兴趣，希望能够学到如何对生成的代码进行各种形式的优化，以提升程序的运行效率，比如，书中是否会涉及数据流分析，以及如何利用它来进行常数传播、公用子表达式消除等优化？我更希望能够看到书中提供一些实际的编译器设计案例，或者至少是一些关键部分的伪代码实现，这样我才能更直观地理解书中的理论知识。总而言之，我期待这本书能够带我进入编译器的深层世界，让我对软件开发的底层逻辑有更透彻的认识。

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这是一本让我感到非常振奋的图书。我一直认为，要真正理解一门编程语言，就不能仅仅停留在使用层面，而应该深入了解其背后的工作原理，而编译器正是实现这一目标的关键。我迫切希望通过《Compilers》这本书，能够系统地学习到编译器的各个组成部分是如何协同工作的。从前端的词法分析、语法分析，到中间的语义分析、中间代码生成，再到后端的代码优化和目标代码生成，每一个环节都充满着精妙的设计和算法的智慧。我对词法分析的细节非常好奇，例如，书中是否会介绍如何处理不同的编码格式，以及如何设计高效的扫描器？语法分析部分，我希望能理解不同类型的解析器（如递归下降、LL、LR）的工作原理，以及如何处理复杂的语法结构？更让我期待的是，书中是否会详细阐述语义分析的流程，包括类型检查、作用域规则以及如何进行名字消解？此外，代码优化对我来说是一个充满挑战但也非常有吸引力的领域，我希望能学到书中关于各种优化技术，如数据流分析、控制流分析等，以及它们是如何被应用来提升程序性能的。如果书中能够包含一些关于编译器构建工具（如Lex/Yacc或ANTLR）的介绍，那将是锦上添花，让我能够更实际地去实践这些理论知识。

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《Compilers》这本书的到来，对我来说是一次深入探索计算机科学核心的绝佳机会。我一直对编译器如何将人类可读的源代码转化为机器可执行的指令这一过程充满好奇。这本书，我期望它能为我揭示这一“魔法”背后的科学原理。我希望它能详细阐述词法分析的整个流程，包括如何通过正则表达式和有限自动机来识别源程序中的各种“标记”，以及如何处理其中的关键字、标识符、常量和运算符。在语法分析方面，我希望能理解如何构建抽象语法树（AST）来表示程序的结构，以及如何运用上下文无关文法来描述语言的语法规则，并检测出语法错误。语义分析对我来说更是至关重要，我期待书中能够深入讲解类型检查、作用域规则、变量声明和函数调用等语义信息的处理，以确保程序的意义正确。更令我期待的是，书中关于代码生成和优化的部分，我希望能学习到如何将中间代码转换为目标机器码，并了解各种优化技术，如循环优化、函数内联等，是如何显著提升程序性能的。如果书中能够提供一些实际的编译器案例分析，或者指导如何使用相关的工具链来构建一个简单的编译器，那将是我学习路上的巨大助力，让我能够将理论与实践紧密结合，从而更深刻地理解编译器的运作机制。

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初次捧起这本《Compilers》，脑海中涌现的便是一股久违的求知欲，那种对技术深度探索的渴望，如同久旱逢甘霖，让人迫不及待地想一头扎进编译器的奇妙世界。我知道，这本书绝不仅仅是一本关于“如何构建一个编译器”的工具书，它更像是一本通往计算机科学核心的指南，揭示了我们日常使用的编程语言是如何被翻译成机器能够理解的语言的。从词法分析的细致入微，到语法分析的层层递进，再到语义分析的严谨判断，最后到代码生成和优化的精妙设计，每一个环节都蕴含着计算机科学的智慧结晶。我期待着能够跟随作者的思路，一步步解构这个复杂而迷人的过程，理解那些抽象的概念如何在实际中落地，比如，我想知道，是什么样的算法能够高效地完成词法分析，识别出诸如关键字、标识符、运算符等基本单元？语法分析又是如何通过各种抽象语法树（AST）等结构来表示程序的结构，并检测出语法错误？更不用说语义分析，它将如何处理类型检查、作用域规则等复杂逻辑，确保程序的意义正确无误？而最后的代码生成和优化，那更是汇集了算法的精髓，如何将中间代码转化为高效可执行的机器码，过程中又有哪些令人拍案叫绝的优化技巧？我预感，这本书将会为我打开一扇新的大门，让我对编程语言和计算机底层运作有了更深刻、更系统的认识，不仅仅是停留在“写代码”的层面，而是真正理解“代码是如何被理解和执行”的。

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这本书给我带来了一种全新的视角去审视我每天都在使用的编程工具。我一直认为，编程语言的出现是为了让开发者能够更便捷地与计算机沟通，而编译器，就是那个默默无闻的翻译官，将我们富有表现力的语言转化为机器能够执行的指令。在阅读《Compilers》的过程中，我越发觉得，这不仅仅是一本关于技术实现的著作，它更是一门关于“逻辑”和“结构”的艺术。从词法分析中的有限自动机，到语法分析中的上下文无关文法，再到后期的优化过程中各种图论和数据流分析的应用，无不展现了严谨的逻辑推理和精巧的算法设计。我尤其对语法分析的部分感到好奇，学习如何构建解析器，如何处理各种递归和回溯，如何确保程序的结构能够被正确地识别，这本身就是一项极具挑战性的任务。这本书是否能够教会我如何从零开始设计并实现一个简单的解析器，让我能够亲身体验到语言结构的魅力？而且，我一直对编译器如何进行错误报告感到好奇，当我的代码出现语法或语义错误时，编译器是如何定位问题，并给出有帮助的提示的？我希望这本书能够在这方面有所阐述，让我能够更好地理解和调试我的程序。此外，代码优化部分也让我充满期待，能够让我的程序运行得更快、更高效，这对于任何开发者来说都是一个巨大的吸引力，我相信这本书一定能在这方面提供宝贵的见解，让我对如何写出性能更优的代码有更深的理解。

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《Compilers》这本书在我手中，仿佛开启了一扇通往计算机科学核心的宝藏之门。我一直对编程语言的“翻译”过程充满了好奇，而编译器正是完成这一使命的关键。我希望这本书能够像一个经验丰富的向导，带领我深入探索编译器的每一个工作阶段，从最基础的词法分析，到复杂的代码生成与优化。我对词法分析的细节很感兴趣，例如，如何识别各种分隔符、关键字、标识符和字面量，以及如何处理注释和空白符？语法分析部分，我希望能理解不同类型的语法错误是如何被检测到的，以及如何构建出清晰的抽象语法树？语义分析更是关键，我期待书中能够详细讲解类型检查、作用域管理以及如何处理变量声明和函数调用等问题。此外，代码生成和优化也是我非常关注的部分，我希望能够学习到如何将中间表示转换为高效的机器码，以及如何通过各种优化技术（如循环展开、内联函数等）来提升程序的性能。如果书中能够包含一些关于编译器前端和后端交互的讨论，以及对不同架构的编译器设计考量的介绍，那将是更加令人兴奋的。我相信，这本书的学习过程，将不仅是理论知识的积累，更是对计算机科学思维方式的深度训练。

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《Compilers》这本书，在我看来，不仅仅是一本技术书籍，更是一本关于“理解”的书。我一直觉得，真正掌握一门编程语言，需要理解它被如何“翻译”成机器能懂的语言，而编译器正是扮演着这个至关重要的角色。我期待这本书能够详细剖析编译器的每一个工作流程，从最前端的词法分析，到最核心的语法分析，再到严谨的语义分析，最后到生成高效的机器码。我尤其对词法分析和语法分析的部分充满好奇，希望能了解如何通过正则表达式和有限自动机来实现词法分析，以及如何使用不同的语法规则和解析技术来构建抽象语法树，并检测出语法错误。更令我关注的是，书中是否会深入探讨语义分析的复杂性，例如类型系统、作用域规则以及如何进行变量声明和函数调用的名字消解？另外，代码优化是我非常感兴趣的一个领域，我希望能够学习到各种有效的优化技术，如常量折叠、死代码消除、循环优化等，以及它们如何提高程序的性能。如果书中能包含一些关于编译器实现的实例，或者介绍一些流行的编译器构建工具，那将是非常有价值的，能够帮助我将理论知识转化为实践能力，从而更深入地理解编译器的整个生命周期。

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初次翻阅《Compilers》，我便被其系统性的知识架构所吸引。我一直深信，要成为一名优秀的程序员，理解工具背后的原理是必不可少的，而编译器无疑是我们日常开发中最重要、也最神秘的工具之一。我期望这本书能够循序渐进地带领我理解编译器的各个阶段，从最基础的词法分析，到最终的代码生成与优化。我对于词法分析中如何高效地识别源程序中的各种“标记”——包括关键字、标识符、运算符、常量等，以及如何正确处理字符串、注释和空白字符——感到非常好奇。在语法分析部分，我希望能理解不同类型的解析技术，例如递归下降解析、LL解析和LR解析，以及它们在处理不同语法规则时的优劣。更让我期待的是，书中对语义分析的深入讲解，包括类型检查、作用域规则、名字消解以及如何处理函数重载和多态等复杂问题。我也非常期待能够学习到代码优化方面的知识，例如如何进行常量折叠、死代码消除、循环不变代码外提等，以及如何利用数据流分析和控制流分析来提升程序的运行效率。如果书中能够提供一些关于交叉编译、分布式编译等更高级的主题的讨论，那将是令人惊喜的。

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