编译原理实用教程

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出版者:清华大学出版社
作者:温敬和
出品人:
页数:197
译者:
出版时间:2005-4
价格:19.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787302104995
丛书系列:
图书标签:
  • 编译原理
  • 编译器构造
  • 程序语言
  • 语法分析
  • 语义分析
  • 目标代码生成
  • 词法分析
  • 中间代码
  • 教学
  • 计算机科学
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具体描述

全书共分7章,主要介绍编译程序构造的基本原理和实现方法。内容包括词法分析、形式语言和自动机的基本概念、语法分析、符号表和静态内存分配、语法制导翻译和中间代码产生、目标代码生成;还介绍作者的一些工作成果,如LR分析法在词法分析器自动构造中的应用,语法制导翻译在汇编程序自动构造中的应用。为了方便读者学习,各章都安排了一定数量的习题,并配有习题答案。

  本书可作为本科院校计算机专业“编译原理”课程的教材,也可供有关教师、研究生以及从事计算机软件设计和开发人员参考。

好的,这是一份图书简介,内容围绕“数据结构与算法的现代应用实践”展开,完全不涉及“编译原理”相关内容,力求详实且自然流畅。 --- 《面向高性能计算的现代数据结构与算法实践指南》 书籍概述:驾驭海量数据时代的底层引擎 在当今由大数据、云计算和人工智能驱动的时代,计算效率已不再是锦上添花,而是决定产品成败的核心竞争力。本书《面向高性能计算的现代数据结构与算法实践指南》旨在为读者提供一套全面、深入且高度实战化的知识体系,专注于如何将经典和前沿的数据结构与算法,高效地应用于现代硬件架构之上,以解决真实世界中面临的性能瓶颈问题。 本书的定位是连接理论基础与尖端工程实践的桥梁。我们假设读者已经具备扎实的编程基础(如C++或Rust)和基础的离散数学知识,并期望深入理解“代码之所以慢”的根本原因,从而掌握优化计算性能的底层艺术。全书内容聚焦于内存层次结构、并发处理、以及特定领域(如图计算、大规模搜索)的优化策略。 --- 第一部分:现代硬件与计算模型基础(奠定性能基石) 本部分将数据结构和算法的讨论从抽象的RAM模型提升到更贴近现实的现代多核、多层级存储环境中。 第一章:超越大O记号——内存层次结构的深度解析 缓存一致性与局部性原理的工程化:详细分析L1、L2、L3缓存的工作机制、缓存行填充与伪共享(False Sharing)现象。如何设计数据布局(Data Layout)以最大化时间与空间局部性,避免昂贵的缓存未命中(Cache Miss)。 主存与次级存储的交互:探讨虚拟内存管理对算法执行的影响,以及固态硬盘(SSD)与机械硬盘(HDD)的I/O模型差异,为外存算法设计打下基础。 向量化与SIMD指令集应用:介绍如何编写能充分利用CPU的单指令多数据(SIMD)扩展(如SSE/AVX)的代码,通过数据并行性加速循环密集型操作。 第二章:并发与并行编程范式入门 线程模型与同步原语的效率考量:对比基于锁的同步机制与无锁(Lock-Free)算法的性能权衡。重点分析原子操作(Atomics)的使用场景及陷阱。 任务并行与数据并行:介绍OpenMP、TBB(Threading Building Blocks)等库在实现并行化时的设计哲学。如何将算法分解为可安全并行执行的子任务。 --- 第二部分:高性能数据结构的构建与优化(核心引擎) 本部分深入探讨几种在高性能场景中至关重要的、经过优化的数据结构,并展示其在实际系统中的应用。 第三章:优化搜索与映射:跳表与B族树的现代变体 跳表(Skip List)在并发环境下的重构:不再满足于单线程的跳表实现,重点研究如何使用乐观锁或无锁技术实现高性能并发跳表,并与并发哈希表进行性能对比。 B+树在数据库与文件系统中的角色:剖析B+树如何完美适配块存储I/O模型。深入研究LSM-Tree(Log-Structured Merge-Tree)的原理,及其在写密集型系统中的优势与维护成本。 第四章:图计算的拓扑优化 稀疏图的存储与遍历效率:详细比较邻接表(Adjacency List)与CSR(Compressed Sparse Row)/CSC(Compressed Sparse Column)格式的内存占用、缓存友好性以及在深度优先搜索(DFS)和广度优先搜索(BFS)中的性能差异。 大规模图算法的并行化挑战:以PageRank或SSSP(单源最短路径)为例,讨论如何有效地在多核CPU或GPU上分配图数据和计算任务,解决数据依赖性问题。 第五章:高效集合操作与数据过滤 布隆过滤器(Bloom Filter)的工程化应用:不仅介绍其基本原理,更侧重于解决实际中的假阳性率控制、动态增删以及在分布式缓存系统中的应用实例。 Cuckoo Hashing与Robin Hood Hashing:探索解决传统开放地址哈希表冲突问题的先进方法,及其在低延迟场景下的优越性。 --- 第三部分:算法的系统级优化与工具链(实战进阶) 本部分关注如何通过工具和特定技术,将理论算法的性能潜力最大化地释放出来。 第六章:排序算法的缓存感知重构 Timsort与Hybrid Sorts的深入剖析:分析现代库排序函数(如`std::sort`)如何根据数据规模和特性,动态切换快速排序、归并排序和插入排序。 外部排序(External Sorting)的I/O优化:针对无法完全载入内存的数据集,如何设计多路归并策略,以最小化磁盘寻道时间。 第七章:流处理与近似算法的应用 MinHash与Locality-Sensitive Hashing (LSH):在处理大规模文本去重或相似度搜索时,如何使用这些近似算法在牺牲极小精度的情况下,换取计算复杂度的指数级下降。 Count-Min Sketch与HyperLogLog:在内存极度受限的环境下,如何准确(或近似准确)地统计高基数元素的频率或基数,是现代流式数据分析的关键技术。 第八章:性能分析与度量 火焰图(Flame Graphs)与性能分析工具链:讲解如何使用`perf`、VTune等专业工具,对算法的执行路径进行采样和可视化分析,精准定位性能热点。 基准测试(Benchmarking)的科学方法:介绍Google Benchmark等框架的使用,强调隔离性测试、多次运行的统计有效性,确保测试结果的可靠性,避免误导性的优化。 --- 目标读者与学习收获 本书适合以下人群: 1. 系统工程师与高性能计算(HPC)开发者:希望将底层算法知识与实际硬件特性结合,优化软件运行速度的专业人员。 2. 后端服务架构师:需要设计高并发、低延迟数据存储和缓存系统的技术决策者。 3. 计算机科学研究生:希望从更实用的角度理解数据结构和算法在工业界中的具体应用和权衡。 通过阅读本书,读者将不仅掌握“如何实现”数据结构,更重要的是学会“如何在特定硬件约束下,设计出最优的数据结构和算法组合”,真正将计算效率内化为解决问题的核心能力。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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我必须承认,我是一个“代码洁癖”爱好者,对于那些结构混乱、文档稀疏的项目代码有天然的抵触情绪。在学习编译原理的过程中,我最大的困扰是,如何组织我的代码才能既清晰又易于维护,毕竟编译器是一个包含多个复杂阶段的庞大系统。这本书在代码组织和模块化设计上的示范作用是无价的。它在介绍每一个核心组件(如词法分析器、解析器、语义分析器、中间代码生成器)时,都会明确指出各个模块之间的输入输出契约和依赖关系。它没有提供一堆难以阅读的巨型函数,而是展示了如何通过面向对象的思想,将每一个分析阶段封装成独立的、职责单一的类或模块。我特别欣赏它在处理符号表管理和类型检查时的设计模式,那套基于继承和多态的结构,既保证了类型系统的扩展性,又避免了在检查过程中出现复杂的条件分支逻辑。可以说,读完这本书,我不仅掌握了编译的理论知识,更重要的是,我学会了如何用一种专业、模块化、面向工程实践的方式去设计和实现一个复杂的软件系统。这本书的价值,已经超越了“编译原理”本身,它是一种顶尖的软件架构设计范例。

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这本书,怎么说呢,简直是为那些在编程之路上摸爬滚打,尤其是在底层系统或编译器开发领域感到困惑的工程师们量身定做的“救星”。我拿到它的时候,原本是抱着试试看的心态,因为市面上很多编译原理的书籍,要么过于理论化,把人绕进一堆抽象的数学公式和形式语言的迷宫里出不来;要么就是例子陈旧,跟不上现代编程语言的特性。但这本书的切入点非常实际,它没有一开始就甩给你一大堆上下文无关文法和LR分析的枯燥推导,而是先从一个高层次的视角,让你明白编译器这个庞大系统的各个模块是如何协同工作的,就像给一架复杂的飞机装配图纸,先看整体结构,再深入细节。特别是它对中间代码生成和优化部分的讲解,清晰得令人惊叹。我以前一直对SSA(静态单赋值形式)感到头疼,觉得那东西晦涩难懂,但作者用非常生动的比喻和循序渐进的例子,把SSA的构建过程和它在消除冗余计算中的威力展示得淋漓尽致。读完相关章节,我感觉自己仿佛真的站在了代码优化的前沿,能够更直观地理解为什么某些优化是可行的,以及如何手动地指导编译器进行更高效的转换。这种“知其然,更知其所以然”的感觉,在其他教材中是极其罕见的。它不是一本让你背诵定义的手册,而是一本引导你思考、让你真正学会“构建”编译器思维的工具书,强烈推荐给所有想从“会用”编程语言跃升到“理解”编程语言的同行们。

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作为一名独立开发者,我经常需要在有限的时间内实现一些小型的、定制化的领域特定语言(DSL)的解释器或者编译器。对于这类需求,标准的、重量级的编译理论框架往往显得过于庞大和复杂,难以快速上手。这本书最让我感到惊喜的地方,就在于它对“快速原型构建”和“实用工具链设计”的关注。它不像某些教材那样,要求你必须实现一个完整的、符合所有ISO标准的C/C++编译器才能算作掌握。相反,它提供了一套灵活的、可插拔的架构思路。例如,它讲解了如何使用自底向上的解析技术(如LALR或LL(*))来快速搭建一个可预测的解析器骨架,以及如何利用强大的抽象语法树(AST)来驱动后续的语义检查和代码生成。更重要的是,它没有局限于传统的编译流程,而是巧妙地融入了解释器设计中的一些技巧,比如使用派发表(Dispatch Table)来实现高效的虚拟机指令执行。这使得读者可以根据项目需求,灵活地在编译和解释之间进行权衡。这本书的这种“工具箱”式的编写风格,让它在面对实际工程问题时,展现出了极强的适应性和指导性,远超那些只关注学术完美性的理论著作。

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我是一名深度沉迷于系统编程的老兵,对汇编和底层架构有着近乎偏执的兴趣。在我看来,理解一门语言的生命周期,就是理解它如何被“翻译”成机器能听懂的指令,从而实现对硬件资源的精准控制。很多编译原理的书籍,在讲完语法分析和语义分析之后,内容就迅速转向了抽象的理论模型,对于代码的最终落地——即目标代码的生成和机器码的特性耦合——往往着墨不多,让人意犹未尽。这本书的后半部分,恰恰弥补了这一遗憾。它花了大量的篇幅,详细拆解了如何将抽象的中间表示(IR)映射到特定架构的寄存器分配和指令选择上。书中对寄存器分配的讲解尤为精妙,它不仅仅停留在图着色算法的理论层面,更结合了现代处理器流水线和缓存的特性,讨论了为什么某些分配策略在理论最优和实际性能之间存在取舍。此外,它对Peephole优化(窥孔优化)的介绍,像是在给读者展示一个“微观手术刀”,展示了如何在最贴近底层的地方进行细致入微的性能雕琢。读完这些章节,我仿佛能听到代码在CPU中高速奔跑的脉搏声,这本书成功地架起了高级语言理论与底层硬件实现之间那座关键的桥梁,让我对“高性能代码”有了更深层次的敬畏和理解。

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坦白讲,我之前对编译器理论的学习经历是极其痛苦的,那感觉就像试图徒手攀登一座布满冰凌的陡峭山峰,每进一步都需要付出巨大的体力去咬住那些生涩的定义和晦涩的算法细节。然而,这本书的叙述方式简直是一股清流。它的语言风格非常平实且富有亲和力,完全没有那种高高在上的学术腔调。拿词法分析器的构建举例,它没有直接抛出DFA(确定性有限自动机)的转换表,而是先用几个巧妙的小故事或者生活中的场景来解释有限自动机是如何工作的,然后再平滑地过渡到正则表达式到NFA再到DFA的构造过程,每一步都有清晰的图示辅助,即便对于初学者来说,也像是有人牵着手在迷宫里行走,每转一个弯都有明确的指示牌。尤其值得称赞的是,书中对“错误恢复”机制的探讨,这往往是教科书中一带而过的部分,但却是实际编译器开发中最头疼的地方。作者深入分析了几种常见的错误恢复策略,并结合具体的场景展示了如何设计鲁棒的解析器来优雅地处理用户输入错误,而不是一遇到问题就直接崩溃或者给出毫无意义的错误提示。这种注重工程实践的视角,极大地提升了这本书的实用价值,它让我们知道,写出一个能运行的编译器固然重要,但写出一个“健壮的”编译器才是真正的挑战,而这本书恰恰提供了应对这种挑战的智慧。

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