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出版者:四川科学出版社

作者:杨春平

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1999-04

价格:19.80

装帧:平装

isbn号码:9787536442115

丛书系列:

图书标签:

• 计算机基础
• 计算机文化
• 信息技术
• 办公软件
• 网络技术
• 信息安全
• 数字素养
• 基础教程
• 实用指南
• 计算机应用

编程语言设计与实现：从理论到实践的深度探索 本书导言 在当今飞速发展的数字时代，软件已成为驱动社会进步的核心动力。而编程语言，作为人与机器沟通的桥梁，其设计与实现水平直接决定了软件的质量、效率与可维护性。本书并非停留在对现有语言工具的简单介绍，而是深入探究编程语言背后的理论基石、设计哲学以及工程实现细节，旨在培养读者构建下一代高效、安全、富有表现力语言系统的能力。我们力求以严谨的学术态度和扎实的工程实践相结合的方式，系统地阐述从抽象概念到具体代码的完整转化过程。 第一部分：编程语言的理论基础与形式化 本部分奠定了理解任何编程语言结构和语义的理论框架。我们将从离散数学和数理逻辑的视角出发，审视语言设计的根基。 第一章：形式语言与自动机理论回顾 本章首先回顾了乔姆斯基的语言分类体系，重点关注0型（递归可枚举）、1型（上下文相关）、2型（上下文无关）和3型（正则）语言。我们将详细分析不同类型语言的识别工具：图灵机、线性有界自动机、下推自动机和有限自动机。 在此基础上，我们引入形式语法的概念，特别是巴科斯-诺尔（BNF）和扩展巴科斯-诺尔（EBNF）表示法，它们是描述程序语言结构的核心工具。我们将通过实例解析，展示如何使用这些工具精确定义语言的句法结构，并探讨如何判断一个给定的字符串是否属于由特定语法定义的语言集合。 第二章：词法分析的构建与优化 词法分析器（Lexer）是编译器的第一道关卡，负责将字符流分解为有意义的记号（Tokens）。本章深入探讨如何基于正则表达式和有限自动机（FA）构建高效的词法分析器。 我们将详细介绍从正则表达式到非确定性有限自动机（NFA），再到确定性有限自动机（DFA）的转化过程，并着重讲解子集构造法和最小化DFA的算法，以确保生成的扫描器具有最优的识别速度和最小的状态数。此外，还将讨论如何处理注释、空格、错误恢复策略以及使用工具如Flex/Lex的内部机制。 第三章：句法分析：从LL到LR的统治地位 句法分析（Parsing）是验证程序结构是否符合语法规则的关键步骤。本章系统讲解自顶向下和自底向上的分析策略。 在自顶向下分析中，我们将剖析预测分析的原理，重点分析LL(k)文法，探讨回溯、左递归的消除及其对分析器构造的影响。 自底向上分析，特别是LR(k)家族，是现代编译器的核心。我们将详细阐述LR(0)、SLR(1)、LALR(1)和Canonical LR(1)分析器的构建过程。通过对DFA状态转换图的详细构造、动作表和goto表的生成，读者将深刻理解如何利用栈结构实现对输入流的精确控制和结构识别。本章将通过大量的例子来演示冲突的检测与解决。 第四章：语义分析与中间表示 句法结构确定后，语义分析器必须确保程序在逻辑上的连贯性。本章聚焦于属性文法和中间代码生成。 我们将介绍继承属性和综合属性如何通过翻译模式或语义动作来传递信息，从而实现类型检查、变量声明检查等任务。重点探讨抽象语法树（AST）的构建，它是程序结构的高级表示。 随后，本书转向中间表示（IR）的设计。我们将详细比较三地址码、控制流图（CFG）、静态单赋值（SSA）形式的优劣。SSA形式作为现代优化器的核心基础，其构造算法（如计算Dominator树）将被深入分析，为后续的优化打下坚实基础。 第二部分：高级语言特性与实现策略 本部分将目光投向现代编程语言中复杂特性的实现机制，包括内存管理、并发模型和类型系统。 第五章：内存管理与运行时系统 有效的内存管理是高性能程序的基石。本章将剖析不同内存分配策略的工程细节。 我们将对比静态分配、栈分配和堆分配的适用场景和开销。堆内存管理是重点，我们将深入探讨垃圾回收（GC）机制：包括引用计数、标记-清除（Mark-and-Sweep）、复制（Copying）收集器，以及分代GC的设计思想。此外，内存池和内存碎片化的应对策略也将被讨论。 第六章：类型系统设计与实现 类型系统是程序安全性的主要保障。本章从类型论的角度审视类型系统。 我们将区分静态类型和动态类型系统的设计哲学。重点讲解类型等价性（名义/结构）、类型兼容性规则。对于静态类型语言，我们将深入研究类型推导系统，如Hindley-Milner算法在函数式语言中的应用。同时，面向对象语言中的多态性和虚函数表（vtable）的底层实现机制也将被详细解析。 第七章：过程抽象与控制流实现 本章关注函数调用、返回和控制结构的底层实现。 我们将详细剖析函数调用约定（Calling Conventions），包括参数传递（按值、按引用）、栈帧的创建与销毁，以及寄存器的使用规范。对于支持闭包和高阶函数的语言，我们将解释环境（Environment）的捕获机制——如何通过词法作用域确保非局部变量的正确引用，这通常涉及到持续栈（Continuation Stacks）或链式环境的维护。 第八章：并发与并行：现代编程的挑战 随着多核处理器的普及，并发编程成为语言设计中不可回避的难题。本章探讨语言层面如何提供和管理并发原语。 我们将分析基于共享内存的并发模型（如线程和锁）的实现细节，包括互斥锁（Mutex）、信号量的原子操作实现。随后，我们将转向更安全的模型，深入研究消息传递并发（如Actor模型）的内部机制，以及无锁数据结构（Lock-Free Data Structures）的设计原则，例如使用CAS（Compare-and-Swap）原语来保证操作的原子性。 第三部分：代码优化与目标代码生成 本部分侧重于将中间表示转化为高效、可执行的目标代码，并在此过程中应用各种性能优化技术。 第九章：数据流分析与程序优化基础 优化是编译器价值的核心体现。本章介绍进行有效优化的前置知识：数据流分析。 我们将详述前向（Forward）和后向（Backward）数据流方程的建立，以及到达定义（Reaching Definitions）、活跃变量（Live Variables）分析的迭代求解算法。这些分析的结果是许多优化技术的基础，例如常量传播和死代码消除。 第十章：核心优化技术详解 本章涵盖了编译器设计中应用最广泛的优化技术。 过程间优化（IPO）：讨论如何通过程序内联（Inlining）来消除函数调用的开销，以及函数间常数传播（Interprocedural Constant Propagation）。 基本块内优化：详细阐述公共子表达式消除（CSE）、循环不变代码外提（Loop Invariant Code Motion）、死代码消除（Dead Code Elimination）的算法。我们将结合SSA形式，展示如何更精确地实现这些优化。 第十一章：指令选择与寄存器分配 代码生成阶段的目标是将优化后的IR转化为特定目标机器的汇编指令。 指令选择：介绍如何使用模式匹配技术，将IR片段映射到最优的目标机器指令序列。我们将讨论树映射（Tree-Pattern Matching）算法。 寄存器分配：这是影响代码性能的最终环节。本章深入探讨基于图着色（Graph Coloring）的寄存器分配算法，包括如何构建干扰图（Interference Graph），以及如何通过简化、选择、溢出（Spill）等步骤来解决资源受限问题。 总结与展望 本书的架构旨在提供一个从基础理论到尖端实践的完整蓝图。读者在完成本书的学习后，不仅能熟练使用现有语言，更能具备设计、实现和深度优化全新编程语言系统的能力，从而在未来的软件工程和系统设计领域占据有利地位。本书面向具有一定程序设计基础，并希望深入了解程序语言实现原理的计算机科学学生、研究人员和专业工程师。

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老实说，我购买这本书原本只是想应付单位组织的内部技能提升培训，没想到它居然成了我近期阅读体验中相当亮眼的一部作品。这本书的结构安排堪称一绝，它采用了**“问题导向”**的学习模式，而不是传统的“知识点堆砌”。每一章都不是以某个软件或技术命名，而是以一个实际场景或需要解决的问题为引子，比如“如何高效地管理网络安全风险”或者“如何利用数据分析辅助日常决策”。这种写法极大地提升了阅读的代入感和兴趣。我特别喜欢它在讲解**办公软件高级应用**那一块的处理方式，它没有停留在Word、Excel的基础操作上，而是深入探讨了如何利用宏、自定义函数以及文档模板来实现工作流的自动化。我尝试着跟着书中的示例操作了一个复杂的报表生成流程，原本需要花费半天时间的手动处理，现在几分钟就能搞定，效率提升是立竿见影的。这种即学即用的设计，让这本书的**实用价值**得到了最大化的体现，完全对得起它名字里的“实用”二字，让人感觉每一页的投入都有着清晰的回报。

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从排版的角度来看，这本书做得相当**精致且人性化**。不同于那种密密麻麻、黑白为主的传统教科书，这本书在关键图示和概念解析部分使用了大量的彩色插图和信息图表。这对于理解那些抽象的计算机工作原理至关重要。比如，在讲解**数据存储结构**时，书中用了立体化的图示来展示树状结构和链表的区别，一下子就让原本模糊的概念变得具体可视化了。此外，作者在内容编排上也体现了对读者学习进度的细致考量。它将理论知识与应用案例进行了紧密的穿插，确保读者在学完一个理论模块后，马上就能看到它在实际工作中的落地应用，有效地避免了“学了后面忘了前面”的情况。这种**循序渐进，理论与实践并重的节奏感**，极大地降低了学习曲线的陡峭程度。总而言之，这本书在**视觉传达和知识结构布局**上的用心，是其高质量的有力证明。

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这本书的封面设计着实引人注目，色彩搭配既有科技的冷峻感，又不失教育书籍应有的严谨。拿到手里就能感觉到分量，装帧质量上乘，纸张的触感也挺好，翻阅起来很舒服。内容上，我最欣赏的是它对**前沿技术概念的梳理**。它没有陷入早期计算机教程那种陈旧的对硬件参数的死磕，而是花了大量篇幅讲解了云计算、大数据、人工智能这些当下热点背后的基本原理，讲解得深入浅出，即便是像我这种非科班出身的读者，也能抓住核心脉络。比如，它剖析了机器学习的基本流程，用非常形象的比喻解释了什么是“模型训练”和“过拟合”，这比我在网上零散看到的那些碎片化解释要系统得多。更重要的是，它强调了**信息素养和数字伦理**，在教授如何使用工具的同时，也引导读者思考技术对社会的影响，这一点在当今信息爆炸的时代尤为重要。作者显然下了很大功夫去平衡“实用性”与“思辨性”，让这本书不仅仅是一本工具书，更像是一本引导我们理解数字世界的入门指南。整体来看，它提供的不仅仅是知识，更是一种看待现代科技的**全新视角**。

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这本书的语言风格非常**平易近人，带着一种亲切的“过来人”的腔调**。作者似乎非常懂得初学者的困惑点，总能在关键的技术难点处设置“小贴士”或者“避坑指南”。例如，在介绍网络协议时，很多教材会直接抛出复杂的术语定义，让人望而却步。而这本书则巧妙地将TCP/IP比作信件投递的整个过程，从地址填写（IP地址）到确保送达（三次握手确认），描述得生动有趣，逻辑链条清晰。我尤其欣赏它对**信息检索策略**的详尽论述。它不仅教你怎么使用搜索引擎，更重要的是教你如何构建精确的查询语句，如何利用布尔运算符进行高级筛选，甚至提到了如何识别和规避搜索引擎的“信息茧房”。这种对**底层思维逻辑**的培养，远比单纯记住几个快捷键重要得多。阅读过程中，我时常会心一笑，感觉不是在啃一本教材，而是在和一个经验丰富的导师进行一对一的交流，非常舒心。

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这本书最让我感到惊喜的是其对**新兴技术生态的宏观把握**。它没有把目光仅仅局限在个人电脑的使用层面，而是将视野扩展到了整个数字世界的运作方式。书中对开源社区的文化、软件开发的基本流程（比如敏捷开发的概念引入）、以及互联网商业模式的基础逻辑都有触及。这对于一个立志于在信息时代拥有竞争力的人来说，是非常宝贵的**行业背景知识**。它不仅仅是教会你“怎么做”（How to），更重要的是让你理解“为什么”（Why to）以及“未来会怎样”（What’s next）。例如，它分析了移动互联网时代人机交互范式的转变，从桌面到触屏，再到未来的语音和AR/VR，逻辑清晰，论证有力。这种**战略性的视角**使得这本书的价值超越了单纯的“计算机基础”范畴，更像是一本关于数字时代生存法则的**战略手册**，让我对未来的技术发展有了更全面、更具前瞻性的认知和准备。

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