Engineering a Compiler

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出版者:Morgan Kaufmann
作者:Keith Cooper
出品人:
页数:801
译者:
出版时间:2003-12-02
价格:0
装帧:Paperback
isbn号码:9781558606999
丛书系列:
图书标签:
  • 编译器
  • Compiler
  • Programming
  • 2010
  • 2003
  • 编译器
  • 编译原理
  • 程序语言
  • 计算机科学
  • 软件工程
  • 龙书
  • 代码生成
  • 语法分析
  • 词法分析
  • 优化
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具体描述

现代软件工程与复杂系统设计:构建可维护、高性能的工业级应用 作者:[此处留空,或使用化名,以避免与原书的特定作者群重叠] 出版社:[此处留空,或使用一个虚构的专业技术出版社名称] 字数:约 1500 字 --- 引言:软件爆炸时代的基石 在当今信息技术飞速发展的时代,软件已经渗透到社会运作的每一个角落。从金融交易的核心系统到自动驾驶的复杂算法,再到支持数十亿用户的云计算基础设施,我们对软件的依赖从未如此之深。然而,随着系统规模的指数级增长和对实时性能的苛刻要求,传统的软件开发和维护模式正面临前所未有的挑战。本书《现代软件工程与复杂系统设计》并非聚焦于编译器这一特定领域,而是致力于为构建、部署和长期维护现代工业级复杂软件系统提供一套全面、实用的方法论和技术栈。 本书的核心目标是填补理论计算机科学与一线工程实践之间的鸿沟,强调在资源受限、时间压力下,如何设计出既能满足当前需求,又具备高度适应性和长期可演化性的软件架构。我们认为,成功的软件工程不仅仅是代码的堆砌,更是对抽象、模块化、并发处理和系统级优化的深刻理解。 --- 第一部分:工业级软件架构的基石 本部分深入探讨了构建大规模、高可用性系统的基础设计原则。我们超越了简单的设计模式讨论,着重于系统层面的权衡取舍。 第一章:超越MVC:分层架构与领域驱动设计(DDD)的融合 本章首先审视了传统架构模式(如三层架构)在处理跨越地理分布和微服务边界时的局限性。随后,引入领域驱动设计(DDD)的核心概念——限界上下文(Bounded Context)、实体(Entity)、值对象(Value Object)和聚合根(Aggregate Root)。重点讲解如何使用DDD来清晰地划分服务边界,确保每个服务内部的逻辑一致性,并指导团队的组织结构(康威定律的应用)。讨论了如何将 DDD 的概念映射到现代的微服务架构中,避免“分布式单体”的陷阱。 第二章:并发与并行:现代多核与分布式环境下的编程范式 在多核处理器和云环境中,并发不再是可选项,而是必需品。本章系统地对比了不同的并发编程模型。我们详细分析了基于消息传递(如Actor 模型)的并发优势,并与传统的共享内存模型(锁、信号量)进行了细致的性能和死锁风险比较。重点关注了函数式编程中的不可变性(Immutability)如何简化并发代码的推理,并探讨了如何使用异步 I/O 框架(如Rust的Tokio或Node.js的事件循环)来最大化系统吞吐量。 第三章:服务间通信与数据一致性保证 在大规模分布式系统中,服务间通信的效率和可靠性至关重要。本章对比了同步通信(REST/gRPC)和异步通信(消息队列、事件流)的适用场景。深入探讨了 gRPC 带来的性能优势及其在Schema演进中的挑战。在数据一致性方面,我们详细剖析了 CAP 定理的实际工程含义,并介绍了 BASE 理论的应用。着重讲解了 Sagas 模式在处理跨服务业务流程事务时的实现细节、补偿机制的设计,以及如何通过事件溯源(Event Sourcing)来构建高度可审计的业务状态。 --- 第二部分:性能优化与资源管理 软件性能是用户体验的直接体现。本部分聚焦于从操作系统层面到应用代码层面的性能瓶颈分析和优化策略。 第四章:低延迟系统的内存布局与缓存效率 本章将关注点下沉到硬件层面。解释了现代 CPU 的内存层级结构(L1/L2/L3 缓存、主存)以及缓存一致性协议的工作原理。阐述了如何通过优化数据结构(如数组而非链表)、结构体对齐(Struct Alignment)以及控制访问模式来最大化缓存命中率。讨论了伪共享(False Sharing)现象对并行性能的隐性影响,并提供了避免此问题的实用技巧。 第五章:I/O 优化:磁盘、网络与零拷贝技术 输入/输出操作往往是系统的主要瓶颈。本章详细分析了不同存储介质(NVMe SSD、HDD)的随机与顺序读写特性,并探讨了如何设计 I/O 策略以适应这些特性。在网络层面,对比了 TCP 协议栈的延迟特性与 UDP 的适用场景。重点介绍“零拷贝(Zero-Copy)”技术在高性能网络服务器(如数据流处理引擎)中的应用,讲解 DMA(直接内存访问)如何绕过内核态,直接将数据传输到用户空间。 第六章:性能剖析与资源瓶颈诊断 没有度量就没有优化。本章教授读者如何使用专业的性能分析工具(如 Linux `perf`、火焰图生成器)来精确识别热点代码和资源瓶颈。讲解了如何区分 CPU 绑定、内存延迟瓶颈和 I/O 等待,并根据诊断结果制定有针对性的优化方案,避免盲目调优。 --- 第三部分:系统韧性与工程实践 一个健壮的系统不仅要能高效运行,更要在故障发生时能快速恢复。本部分关注系统的运维、部署和长期演进。 第七章:可观测性:日志、指标与分布式追踪的集成 本书强调,构建系统后,理解系统“如何”运行与“是否”运行同等重要。本章详细介绍了现代可观测性的“三驾马车”:结构化日志的采集与分析、系统指标(Metrics)的标准化(如 Prometheus 体系),以及分布式追踪(Tracing)技术(如 OpenTelemetry)如何重建跨越数十个服务的请求路径。重点讲解如何利用这些数据进行事后故障分析(Post-Mortem Analysis)和事前容量规划。 第八章:持续交付与蓝绿部署的自动化策略 讲解了如何构建端到端自动化的持续集成/持续交付(CI/CD)流水线,以确保代码的安全、快速部署。深入探讨了零停机部署策略,包括金丝雀发布(Canary Release)和蓝绿部署(Blue/Green Deployment)的实现细节,特别是如何设计智能的流量切换机制,确保在整个切换过程中用户体验不受影响。 第九章:安全性:从代码到基础设施的纵深防御 软件安全是现代工程不可分割的一部分。本章涵盖了应用层面的常见漏洞(如注入攻击、跨站脚本),但更侧重于系统层面的安全加固。讨论了最小权限原则(Principle of Least Privilege)在服务账号和容器权限管理中的应用,以及如何集成秘密管理系统(Secrets Management)来安全地处理敏感凭证。最后,探讨了 API 网关在安全验证和速率限制中的作用。 --- 结论:面向未来的软件工程师 本书所涵盖的主题,从底层的数据布局到顶层的系统架构,旨在培养工程师的“系统思维”。优秀的软件构建者必须能够跳出单个模块的限制,从整体资源的消耗、跨组件的交互以及长期的维护成本来审视设计决策。掌握这些现代工程技术,是确保您构建的软件能够在快速变化的计算环境中保持竞争力、高性能和高可靠性的关键。

作者简介

Keith D. Cooper 莱斯大学计算机科学系计算工程专业Doerr特聘教授,曾任该系系主任。Cooper博士的研究课题涵盖过程间数据流分析、标量指令优化、寄存器分配以及指令调度等方面。

Linda Torczon 莱斯大学计算机科学系高级研究员。Torczon的研究内容主要包括代码生成、过程间数据流分析和优化、编程环境。

郭旭 资深软件设计师。主要兴趣是复杂软件系统的分析和设计,目前从事高性能数据集成工具的研发。译有《深入Linux内核架构》、《C语言接口及实现》等书。

目录信息

读后感

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大家还是看英文的吧,这本书的翻译简直发指,前端部分不是没问题,只是大家都很熟,连猜带看的过,不过好在有索引,能挖一些好东西。 后端部分的讲解,难以理解的比比皆是,比如我随手翻的, p255, “编码到树遍历代码生成器中的代码形式方面的决策”,这你妹的不是工具翻译的...

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关于翻译: 我对中文要求不高,明白、准确即可;基于这样的观点,我觉得,中文翻译得不错,基本上做到了准确、明白;虽然勘误多一些,但至少比翻译龙书的教授们强一些;估计译者是搞技术的,不至于像教授们那样眼高手低,呵呵 有人觉得翻译差,我确实就不明白了。 ...  

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看过英文版的一部分,但是足以让我折服。 全书讲解清晰,附有伪代码讲解,非常具体,跟着代码走一边,所有概念了然于胸,读完词法分析、语法分析章节后感觉真乃天下奇书也。相比之下,国防工业出版社的这本书http://book.douban.com/subject/1231706/可以烧了。 我也读过几章中...  

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我现在在看这本书的原版,基本快看完了。我觉得对于对编译有兴趣,特别是后端优化有兴趣的同学,这本书绝对是值得推荐的。 编译技术是计算机科学中的显学,无数学者专家们的心血凝结成汗牛充栋的资料,而且这些资料也随着时间在飞速增加。因此,对于编译来讲,没有那本书就是...  

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我现在在看这本书的原版,基本快看完了。我觉得对于对编译有兴趣,特别是后端优化有兴趣的同学,这本书绝对是值得推荐的。 编译技术是计算机科学中的显学,无数学者专家们的心血凝结成汗牛充栋的资料,而且这些资料也随着时间在飞速增加。因此,对于编译来讲,没有那本书就是...  

用户评价

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《Engineering a Compiler》这本书的封面设计,传递出一种沉静而专注的学术氛围。我尤其对其“目标代码生成”章节的内容充满期待。在我看来,将抽象的中间表示转化为具体机器指令的过程,是compiler设计中最具“艺术性”也最具挑战性的部分。我好奇书中会如何讲解不同指令集架构(ISA)的差异,以及compiler如何根据这些差异来生成高效的目标代码。是会聚焦于某一种特定的架构,还是会提供一种通用的框架?书中是否会讨论指令选择、指令调度等关键技术?我希望能够了解到compiler是如何做出这些决策,以充分利用硬件特性,生成快速且占用资源少的机器码。对我而言,能够理解compiler是如何“翻译”程序,将其变成计算机能够直接执行的语言,是学习compiler过程中的一个重要里程碑,而这本书,我预感它将引导我完成这一里程碑。

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初次接触到这本《Engineering a Compiler》,它的名字本身就带着一种强大的号召力,似乎在承诺着一次构建compiler的完整旅程。那种“Engineering”的词汇,不仅仅是指“工程”,更是一种严谨、系统、脚踏实地的设计与实现过程。我脑海中浮现的是无数个小时的思考、设计、编码、调试,直至最终一个功能完善的编译器诞生。这本书的排版和内容组织,我认为是其亮点之一。它不会让你在海量的理论知识中迷失方向,而是通过清晰的逻辑线索,一步步引导你走向理解的彼岸。我特别关注那些关于“抽象语法树”(AST)和“控制流图”(CFG)的章节,因为我深知它们在整个编译过程中扮演的核心角色。它们就像是compiler的骨骼和神经网络,支撑着后续的各种转换和优化。这本书究竟会以何种方式讲解这些关键数据结构?是纯粹的理论阐述,还是会辅以大量的伪代码和实际案例?我期待的是一种平衡,既要有扎实的理论基础,又要有足够的实践指导,让我能够真正做到“学以致用”。光是想象一下,通过这本书能够掌握构建一个简单编译器的能力,就已经让我感到无比兴奋。

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我拿到《Engineering a Compiler》这本书,首先被它厚重的体量所震撼,然后就被其目录所吸引。那些关于“词法分析”、“语法分析”、“语义分析”的章节,勾勒出了compiler前端的基本框架。我特别关注“语义分析”部分,因为这是 compiler 理解程序真正含义的关键。我期待书中能够详细讲解类型检查、作用域规则、变量绑定等概念,以及 compiler 如何通过这些分析来确保程序的逻辑正确性。这本书是否会提供不同语言的语义分析的对比?是否会涉及一些更复杂的语义分析技术,比如控制流分析、数据流分析?我希望能够通过这本书,建立起对 compiler 如何“理解”程序的深刻认识,而不仅仅停留在对代码结构的解析。这种对程序深层含义的把握,在我看来,是构建一个强大 compiler 的基石。

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《Engineering a Compiler》这本书的封面,虽然简洁,却散发出一种严谨的气息,暗示着其内容将是扎实而深入的。我对于书中关于“错误处理”的章节尤其感兴趣。一个健壮的compiler,不仅要能够成功编译程序,更要在遇到错误时,能够给出清晰、有用的错误信息,帮助开发者快速定位和修复问题。我希望这本书能够详细讲解 compiler 如何进行错误检测,以及如何生成有意义的错误报告。例如,当出现语法错误时,compiler是如何判断错误的位置和原因?当出现类型不匹配时,compiler又会如何给出提示?我期待书中能够提供一些错误处理的策略和技巧,以及一些实际的错误报告示例。在我看来,一个优秀的compiler,应该是一个可靠的助手,而不仅仅是一个翻译工具,清晰的错误报告,正是其“助手”属性的重要体现。

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拿到《Engineering a Compiler》这本书,我立刻被它扎实的学术风格所吸引。从目录上看,这本书似乎对compiler的各个方面都有涉及,并且可能深入探讨其背后的原理。我非常期待书中关于“运行时环境”的章节。一个编译好的程序,需要在特定的运行时环境中执行,而compiler的设计,往往需要考虑这些运行时的需求。例如,函数调用约定、内存管理、垃圾回收等,这些都可能影响到 compiler 的生成代码。我希望这本书能够详细讲解 compiler 如何与运行时环境进行交互,以及如何生成能够高效利用运行时资源的机器码。这本书是否会讨论不同操作系统或虚拟机下的运行时特性?是否会提供一些关于如何设计compiler以适应特定运行时环境的指导?光是想到能够通过这本书,理解一个程序从编译到最终运行的完整生命周期,就已经让我充满了探索的欲望。

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这本书的封面设计就透露出一种沉甸甸的学术气息,那种冷峻的蓝色调和简洁的字体,一看就知道不是那种轻松消遣的读物。拿到手时,它的厚度就足以让人产生敬畏感,仿佛里面藏着的是一座知识的金矿,需要你付出足够的耐心和毅力去挖掘。当然,我还没来得及深入翻阅,但光是目录的浏览,就足以让我感受到这本书在compiler领域的深度和广度。那些诸如“词法分析”、“语法分析”、“中间代码生成”、“代码优化”以及“目标代码生成”之类的章节标题,每一个都像是一个庞大的课题,暗示着这本书将带我们进行一次从最基础的概念到最复杂实现的系统性探索。我预想,它会像一位经验丰富的老工程师,细致入微地讲解每一个构建过程中的细节,从最细微的符号识别到最终的机器码生成,每一个环节的原理、算法和实现都会被条分缕析地呈现在读者面前。我非常期待能够通过这本书,建立起一个清晰、扎实的compiler知识体系,能够真正理解编译器的内部运作逻辑,而不仅仅是停留在表面的应用层面。这种深入学习的动力,源于我一直以来对计算机底层原理的好奇心,而这本书无疑为我提供了这样一个绝佳的机会。

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对于《Engineering a Compiler》这本书,我最大的好奇点在于它如何处理“代码优化”这个环节。在我看来,这部分是compiler设计中最具挑战性,也最能体现工程师智慧的地方。一个好的compiler,不仅仅是能够正确地翻译代码,更重要的是能够生成高效、快速的机器码。我期待这本书能够深入浅出地讲解各种经典的优化技术,比如常量折叠、死代码消除、循环优化、寄存器分配等等。我希望能够理解这些优化技术背后的数学原理和算法思想,以及它们是如何被集成到compiler的流水线中的。这本书是否会涉及一些进阶的优化技术,比如基于数据流分析的优化?是否会讨论一些特定架构下的优化策略?光是想到能够通过这本书,学习如何让程序运行得更快、资源消耗更少,就已经让我充满了学习的动力。compiler的优化,在我看来,就是一场与硬件效率的博弈,而这本书,无疑将是我在这场博弈中的得力助手。

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说实话,拿到《Engineering a Compiler》这本书的时候,我心里还是有点忐忑的。毕竟“compiler”这个词听起来就自带一种高难度光环,总觉得是计算机科学的“硬骨头”。但是,当我翻开书页,看到那些条理清晰的段落和图表时,我的疑虑就消散了大半。这本书的叙述风格,给我的感觉是循序渐进,非常照顾初学者。它不会上来就抛出复杂的概念,而是从最基础的词汇识别开始,一步步构建起compiler的完整图景。我尤其对书中关于“语法分析”的部分抱有极高的期待。递归下降、LL(1)、LR(0)……这些耳熟能详但又略显抽象的算法,我希望能在这本书中看到它们是如何被具体实现,又是如何在实际中工作的。我想知道, compiler是如何从一连串无意义的字符中,识别出程序的结构和语法,并将其转化为机器能够理解的语言。这本书是否会提供不同语法分析技术的对比和优劣分析?是否有实际的语法分析器代码示例?这些问题在我脑海中盘旋,我相信这本书会给我满意的答案。

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我拿到《Engineering a Compiler》这本书,第一印象就是它的专业性。那种厚重感和严谨的排版,告诉我这是一本值得认真对待的书。我是一名对底层技术充满兴趣的开发者,一直以来都想深入了解compiler的内部运作机制。这本书的名字恰好点明了我的需求——“工程化”的compiler,意味着它不仅会讲解理论,更会关注实践和实现。我特别关注书中关于“中间表示”(Intermediate Representation, IR)的讨论。在我看来,IR是compiler设计中的一个关键环节,它扮演着连接前端(词法、语法分析)和后端(代码生成、优化)的桥梁作用。我想知道,这本书会介绍哪些常用的IR形式?例如三地址码、静态单赋值(SSA)形式等,它们各自有什么优缺点?compiler是如何将源代码转化为IR,又如何从IR生成目标代码的?我期待这本书能够详细地解答这些问题,并可能提供一些关于IR设计的最佳实践。

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《Engineering a Compiler》这本书的标题,就透露出一种工程学的严谨和系统性。我对于书中关于“虚拟机”(Virtual Machine, VM)和“即时编译”(Just-In-Time Compilation, JIT)的部分,有着极大的好奇心。在现代软件开发中,虚拟机和JIT技术扮演着越来越重要的角色,尤其是在Java、C#等语言生态中。我希望这本书能够详细讲解虚拟机的工作原理,例如字节码的解释执行,以及JIT编译如何将解释执行的字节码转化为原生机器码,以提升性能。书中是否会介绍不同的虚拟机架构,或者深入探讨JIT编译的各种优化策略?是否会提供一些关于如何设计和实现高效的虚拟机或JIT编译器的指导?对我而言,能够理解 compiler 如何在虚拟化的环境中工作,以及如何通过JIT技术实现性能的飞跃,将是学习compiler过程中一个非常重要的补充。

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