Compiler Construction

Compiler Construction pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Springer Berlin / Heidelberg
作者:Kastens, Uwe; Pfahler, Peter;
出品人:
页数:330
译者:
出版时间:1992
价格:0
装帧:
isbn号码:9783540559849
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
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具体描述

好的,这是一份关于《Compiler Construction》以外主题的详细图书简介,聚焦于软件工程实践、系统级编程和新兴技术领域,旨在提供丰富且具有深度的内容概述。 --- 《高级系统编程与性能优化:从硬件到应用的全景视角》 图书简介 核心主题: 本书深入探讨了现代高性能计算环境下的系统级软件设计、底层硬件交互机制以及应用级性能调优策略。它面向那些希望超越高级语言抽象、深入理解程序如何在真实硬件上执行,并掌握构建高效率、高可靠性系统的工程师和研究人员。 目标读者: 经验丰富的软件开发者、系统架构师、需要处理大量数据流或实时约束的工程师(如图形处理、嵌入式系统、高性能数据库等领域),以及计算机科学专业的高年级学生和研究生。 全书结构概览: 本书分为四个主要部分,层层递进,从理解底层硬件结构开始,逐步过渡到复杂的并发模型和最终的应用优化。 第一部分:现代硬件架构与内存层次结构 本部分聚焦于现代CPU、GPU和存储系统的物理特性,它们如何影响软件的执行效率。理解这些底层约束是进行有效系统编程的基础。 1. 处理器微架构解析: 详细分析乱序执行(Out-of-Order Execution)、分支预测单元(Branch Prediction Units)的工作原理及其对指令级并行性的影响。探讨指令集架构(ISA)的演变,特别是RISC-V和x86-64的特性对比,以及SIMD(单指令多数据)指令集在向量化计算中的应用。 2. 内存系统的深度剖析: 内存层次结构(缓存、主存、持久化内存)的运作机制是性能的关键瓶颈。本书将细致讲解L1、L2、L3缓存的一致性协议(如MESI)、缓存行对齐、伪共享(False Sharing)问题及其规避方法。同时,会深入探讨虚拟内存管理、TLB(转换后援缓冲器)的工作方式,以及如何通过内存布局优化来最大化缓存命中率。 3. I/O 系统的演进与异步操作: 研究现代存储技术(NVMe SSDs)的I/O路径,对比传统中断驱动模型与现代的轮询模式(Polling)。重点阐述零拷贝(Zero-Copy)技术、用户态网络栈(如DPDK)的设计哲学,以及如何利用I/O事件模型(如epoll, io_uring)实现高吞吐量的并发服务。 第二部分:并发、同步与分布式原语 本部分着重于如何安全有效地管理多线程和多核环境下的资源共享,并探讨构建健壮分布式系统的基础理论与实践。 1. 细粒度并发控制: 超越传统的锁机制。本书详细介绍了无锁数据结构(Lock-Free and Wait-Free Data Structures)的设计原理,依赖于原子操作(CAS, Fetch-and-Add)和内存屏障(Memory Barriers/Fences)的正确使用。通过实例演示如何构建高性能的无锁队列和栈。 2. 内存模型与可见性保证: 深入剖析C++(或特定语言环境下的)内存模型标准。解释顺序一致性(Sequential Consistency)、释放一致性(Release Consistency)和顺序一致性之间的差异。重点讲解如何通过适当的内存屏障来保证跨线程的数据可见性,避免编译器和硬件的过度优化导致的错误。 3. 分布式一致性算法实践: 系统性地介绍关键的分布式共识算法,如Paxos和Raft的实际部署和工程化挑战。讨论状态机复制(State Machine Replication)在构建容错服务中的应用,以及如何处理网络分区(Split-Brain)和领导者选举问题。 第三部分:性能剖析与系统级调优 理解程序如何运行只是第一步,本书的核心价值在于教授如何精准地测量、诊断和优化系统瓶颈。 1. 性能度量框架与工具链: 介绍专业级的性能分析工具,如Linux `perf`、火焰图(Flame Graphs)的生成与解读,以及硬件性能计数器(HPC)。强调区分CPU绑定、内存延迟和I/O瓶颈的分析方法论。 2. 编译器优化与目标代码分析: 虽然本书不涉及编译器前端,但会深入探讨后端优化阶段对最终性能的影响。分析LLVM/GCC生成的中间表示(IR)和汇编代码,理解循环展开、向量化、过程间常量传播等优化策略如何影响代码的实际执行速度。指导读者如何通过代码重构来“帮助”编译器生成更优的代码。 3. 低延迟编程实践: 针对对延迟极其敏感的场景(如金融交易、实时控制),本书提供了一套系统性的优化清单:上下文切换(Context Switching)的成本分析、中断处理(IRQs)的最小化、以及内核旁路技术(Kernel Bypass)的选用和部署。 第四部分:面向未来的系统与新兴技术 本部分展望了系统编程的前沿领域,探讨了新型计算范式对软件架构的挑战与机遇。 1. 异构计算与数据流编程模型: 深入研究CUDA/OpenCL等并行计算模型在GPU上的编程范式。探讨数据局部性、线程束(Warp)调度以及如何设计高效的CPU-GPU数据交换策略。对比数据流图(Dataflow Graphs)在构建可扩展并行计算系统中的优势。 2. 安全增强的系统设计: 讨论现代安全实践如何融入系统编程。涵盖地址空间布局随机化(ASLR)、数据执行保护(DEP)的工作原理,以及在系统调用层面如何利用如eBPF等技术进行内核级别的监控和限制,以构建更具韧性的运行时环境。 3. 持久化内存(PMEM)的编程范式: 介绍非易失性内存(NVM)的独特特性——接近DRAM的速度和持久性。探讨如何安全地使用Persistent Memory编程模型,包括DAX(Direct Access)接口和内存事务(Transactions)来构建既快速又持久化的数据结构,挑战传统磁盘I/O的局限性。 --- 本书特色: 本书的理论深度与工程实践紧密结合。每一个概念都辅以大量的代码示例(主要使用C++和Rust),展示了如何将抽象的系统理论转化为可在生产环境中稳定运行的高性能代码。它不只是告诉你“什么有效”,更深入地解释了“为什么有效”以及“在何种约束下无效”。通过系统化的方法论,读者将获得从硅片到应用程序栈的全面掌控力,从而能够设计和维护下一代复杂计算系统。

作者简介

http://dx.doi.org/10.1007/3-540-55984-1

目录信息

读后感

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用户评价

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作为一名正在攻读计算机科学研究生学位,并且对系统底层编程抱有浓厚兴趣的学生,《Compiler Construction》这本书无疑是我近期阅读过最重要的一本书之一。它填补了我知识体系中的不少空白,并且极大地拓宽了我对软件工程和计算机科学基础的理解。 本书在代码优化部分的深度,尤其让我印象深刻。我一直以为代码优化就是一些简单的技巧,比如循环展开、函数内联等,但这本书让我看到了一个更加宏大和系统的优化体系。书中对各种优化技术进行了分类和详细讲解,包括过程内优化(intra-procedural optimization)和过程间优化(inter-procedural optimization)。作者不仅介绍了常见的优化算法,还深入探讨了它们之间的相互关系以及如何组合使用以达到最佳效果。 例如,书中对数据流分析的讲解,就为理解许多复杂的优化技术奠定了基础。我特别喜欢书中对“到达定义”(reaching definitions)和“活跃变量”(live variables)分析的细致阐述,这些概念帮助我理解了如何判断哪些计算是冗余的,哪些变量的值在某个时刻是必须保留的。此外,书中对循环优化(loop optimization)的专题探讨,如循环不变代码外提(loop-invariant code motion)和归纳变量分析(induction variable analysis),也让我对如何提升程序执行效率有了更深的认识。这些技术的设计,充分体现了计算机科学家们在追求性能极致上的智慧和创造力。

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对于我这样一个在软件开发一线摸爬滚打了多年的工程师来说,《Compiler Construction》这本书提供了一个重新审视代码质量和性能的绝佳视角。我们日常编写的代码,背后往往有一个默默工作的编译器在进行着大量的工作,而这本书,就是揭示这个“幕后英雄”工作原理的宝典。 在讲解目标代码生成和机器无关优化时,这本书的内容给我带来了极大的启发。我原以为目标代码生成就是将中间表示直接翻译成机器码,但书中深入阐述了指令选择、寄存器分配和指令调度等关键步骤。特别是寄存器分配,这是一个非常经典且具有挑战性的问题,书中对图着色算法(graph coloring algorithm)在寄存器分配中的应用进行了详细的介绍,让我理解了为什么在有限的寄存器资源下,如何最大化地利用它们来提高程序运行速度。 更让我觉得有价值的是,书中关于机器无关优化的部分,讲解了那些不依赖于特定机器架构的优化技术,例如常量传播(constant propagation)、拷贝传播(copy propagation)、死代码消除(dead code elimination)等。这些技术的原理相对容易理解,并且可以应用到几乎所有的编译器设计中。通过对这些章节的学习,我开始能够更敏锐地发现自己代码中可能存在的性能瓶颈,并且更清晰地理解编译器在优化时可能进行的“改动”,从而编写出对编译器更友好的代码。

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作为一名对编程语言底层原理充满好奇的爱好者,《Compiler Construction》这本书,是我期待已久的一本“说明书”。 书中关于指令集架构(ISA)和机器码生成的章节,对我来说尤为重要。虽然我不是硬件工程师,但我一直对处理器是如何执行指令感到好奇。这本书以一种非常清晰的方式,解释了不同的指令集架构(如RISC和CISC)是如何影响编译器生成目标代码的。作者详细介绍了指令的编码、寻址模式,以及如何将高级语言的运算和控制流映射到机器指令。 我特别喜欢书中对“指令调度”(instruction scheduling)的讲解。理解了指令调度的过程,我就能明白为什么即使写出了看似逻辑清晰的代码,编译出来的机器码在执行效率上仍然可能存在巨大差异。通过调整指令的执行顺序,编译器可以最大限度地减少流水线停顿(pipeline stalls),从而提高程序的整体性能。这让我从一个全新的角度去理解“性能优化”的内涵,不再仅仅停留在算法层面,而是深入到了硬件执行的层面。

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这本书的内容,对我这个在学术界摸索的年轻研究者来说,无疑是一座宝库。它不仅提供了扎实的理论基础,更重要的是,它展现了这些理论在实际编译器设计中是如何被巧妙应用的。 书中关于错误处理和报告的部分,虽然可能在整体篇幅中占比不大,但其重要性却不容忽视。作者详细阐述了在词法分析、语法分析和语义分析阶段,如何有效地检测并报告错误。我尤其对书中关于“错误恢复”(error recovery)的策略感到新奇。我原以为遇到错误就是程序终止,但书中介绍的各种恢复技术,如恐慌模式(panic mode)、短语级恢复(phrase-level recovery),以及错误推断(error inference),都展示了编译器在面对不完整或有误输入的代码时,是如何尽可能地保持其“工作能力”,并为开发者提供更有用的反馈信息。 通过对这些章节的学习,我开始理解为什么一个好的编译器不仅要能生成高效的代码,还要能提供清晰、准确的错误提示。这直接关系到开发者的效率和体验。这本书让我意识到,编译器设计不仅仅是技术上的挑战,更是一种对用户体验的深刻考量。

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《Compiler Construction》这本书,对我而言,更像是一本“内功心法”的秘籍,它并没有直接教你如何“招式”,而是让你深入理解“发力”的原理。 在语言处理的早期阶段,书中对抽象语法树(AST)的讲解,给我留下了极其深刻的印象。我之前一直认为AST只是一个简单的树形结构,用来表示程序的语法结构。但这本书让我明白,AST不仅仅是一个静态的表示,它更是编译器进行后续一系列分析和转换的关键数据结构。作者详细阐述了如何从解析树(parse tree)构建AST,以及AST在语义分析、中间代码生成和代码优化等阶段所扮演的重要角色。 特别让我感到惊艳的是,书中对属性文法(attribute grammar)的介绍。我之前对这种概念知之甚少,但通过书中生动的例子,我理解了如何利用属性来丰富AST的节点信息,从而进行更复杂的语义检查和信息传递。例如,变量的类型检查、作用域的解析,以及常量的计算,都可以通过在AST节点上附加相应的属性来实现。这让我意识到,编译器设计者们是如何巧妙地利用各种数学和逻辑工具,来精确地描述和处理程序语言的语义。

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作为一名有一定编程经验但对编译器领域涉足不深的技术爱好者,《Compiler Construction》这本书带给我的思考远比我预期的要多。我一直认为,一个好的编译器不仅仅是代码翻译的工具,它更是对计算机底层运作机制的一种深刻体现。而这本书,恰恰就是我探寻这份“深刻”的一扇窗。它并没有直接给出一套“银弹”式的解决方案,而是循序渐进地引导读者去理解编译器设计的“道”与“术”。 在语法分析的部分,我被书中对不同解析技术的详尽阐述所震撼。从递归下降到LL(1),再到LR(0)、SLR、LALR以及LR(1),每一种方法都被清晰地解释了其背后的原理、优缺点以及适用场景。作者并没有满足于简单的公式推导,而是深入剖析了这些解析器是如何工作的,例如如何构建解析树,如何处理歧义,以及如何通过移入-归约冲突和归约-归约冲突来诊断和解决语法问题。书中大量的图示和表格,例如First集和Follow集的计算过程,以及LR解析表的构建,都极大地帮助我直观地理解了抽象的算法。我甚至觉得,仅仅是理解透彻了这些解析技术,就已经足以让我对编程语言的设计和解释执行有了全新的认识。

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从一个初次接触编译器设计领域的学习者角度来看,《Compiler Construction》这本书给我的第一印象是……嗯,怎么说呢,一开始我以为它会像某些入门教材那样,用非常浅显的比喻和大量的图解来“喂”给你知识,结果并非如此。它并没有回避核心的理论和算法,而是以一种更加扎实、严谨的方式展开。在阅读过程中,我发现作者并没有刻意地去“简化”概念,而是尝试着将复杂的原理一层层剥开,就像剥洋葱一样,虽然有时候会因为细节而稍微有点吃力,但这种循序渐进的讲解方式,反而让我在理解了更深层次的原理后,回过头来再看那些看似“复杂”的部分,就显得豁然开朗了。 比如说,在讲解词法分析的部分,我原以为就是简单地用正则表达式匹配一下关键字和标识符,然后就结束了。但这本书深入地介绍了有限自动机(DFA和NFA)的构建过程,以及它们与正则表达式之间的数学联系。作者详细地阐述了如何从一个语言的词法规则(通常用BNF或EBNF表示)推导出DFA,并且还探讨了不同的DFA构建算法的效率和优劣。更让我印象深刻的是,书中并没有止步于理论,而是提供了具体的伪代码和实例,展示了如何将这些算法转化为实际的扫描器(lexer/scanner)。我尝试着跟着书中的例子,用自己熟悉的编程语言去实现一个简单的扫描器,虽然过程磕磕绊绊,但最终成功运行的那一刻,那种成就感是难以言喻的。我感觉自己不再是旁观者,而是真正地“动手”参与到了编译器的构建过程中,这种体验太宝贵了。

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坦白说,《Compiler Construction》这本书,让我一度产生了“畏难情绪”。它所涉及的知识面之广,以及理论的深度,都让我感到自己需要花费大量的时间和精力去消化。 但当我深入阅读后,我发现书中在讲解过程时,总能巧妙地穿插一些历史背景、典型案例,以及不同学术流派的观点。这使得冰冷的技术理论,仿佛有了温度和生命。例如,在介绍各种解析技术时,书中会提及它们的发明背景和发展历程,这让我对这些技术的演进有了更宏观的认识。 尤其是在讨论高级语言设计与编译器实现之间的相互影响时,我受益匪浅。书中并没有将这两者割裂开来,而是强调了语言特性对编译器设计带来的挑战,以及编译器设计反过来又如何影响语言的演进。这种辩证的视角,让我不再将编译器视为一个单纯的“翻译机器”,而是理解了它在整个编程语言生态系统中所扮演的关键角色。

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读完《Compiler Construction》这本书,我感觉自己像是完成了一次“智力马拉松”。它不是那种可以轻松“啃”下去的书,需要投入相当多的时间和精力去消化。但是,当你坚持下去,你会发现,那些曾经让你感到困惑的计算机科学基础概念,比如抽象语法树(AST)、属性文法、以及各种形式的语言描述(如BNF、EBNF)等等,都变得异常清晰和有意义。 书中对中间代码生成这一环节的讲解,让我耳目一新。我原本以为中间代码生成就是简单地将高级语言翻译成低级语言的一种“过渡”形式,但实际上,它包含了如此多的复杂考量。作者详细介绍了多种中间表示形式,例如三地址码、P-code、以及基于栈的表示。更让我惊叹的是,书中对控制流图(CFG)和数据流分析的介绍。这些概念在我的认知中,更多地出现在操作系统或高级算法设计的范畴,但在这里,它们被巧妙地运用到编译器优化中,用于进行常量折叠、死代码消除、以及更复杂的循环优化等。我开始意识到,一个高效的编译器,不仅仅是在“翻译”,更是在进行精密的“数学计算”和“逻辑推理”,以期生成最优化、最高效的目标代码。

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这本书的阅读体验,就像是在攀登一座知识的高峰。它不是那种让你轻轻松松就能抵达顶峰的书,而是需要你一步一个脚印,去克服重重困难,最终才能领略到那壮丽的风景。 书中关于运行时环境和垃圾回收的部分,给我留下了深刻的印象。这部分内容虽然可能不是所有编译器都要涉及到的核心部分,但它却极大地丰富了我对一个完整编程语言系统运行机制的理解。作者详细介绍了栈帧(stack frames)的结构和管理,函数调用的过程,以及如何处理动态内存分配。 尤其是在垃圾回收的章节,我被书中对不同垃圾回收算法的介绍所吸引。从引用计数(reference counting)到标记-清除(mark-and-sweep)、复制收集(copying collection),再到分代收集(generational collection),作者清晰地阐述了每种算法的原理、优缺点以及在不同场景下的适用性。通过这些讲解,我才真正理解了为什么很多现代编程语言能够实现自动内存管理,以及这种管理背后所付出的技术代价和实现的精妙之处。这让我不禁思考,我们作为开发者,在享受便利的同时,也应该对背后的技术保持一份敬畏。

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