操作系统习题与实验指导 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:高等教育出版社

作者:左万历 编

出品人:

页数:173

译者:

出版时间:2006-4

价格:14.00元

装帧:

isbn号码:9787040164701

丛书系列:

图书标签:

• 操作系统
• 习题
• 实验
• 计算机科学
• 高等教育
• 教学参考书
• 课程辅导
• 实践指导
• 程序设计
• 系统编程

《现代编译原理：从理论到实践》 本书导读 在信息技术飞速发展的今天，软件已成为驱动社会进步的核心动力。而支撑所有软件高效、稳定运行的基石，正是编译器技术。本书《现代编译原理：从理论到实践》旨在为读者提供一个全面而深入的编译器设计与实现教程，它不仅仅是一本理论书籍，更是一部详尽的实践指南，旨在培养读者构建复杂、优化型编译器的能力。 核心内容结构 本书内容按照编译器的经典结构进行组织，但融入了大量现代编程语言特性和优化技术，确保知识的前沿性与实用性。全书分为六个主要部分： 第一部分：编译器的基础与词法分析 本部分首先建立编译器的宏观认识，明确编译过程中的各个阶段及其相互关系。随后，我们将深入探讨编译器的第一道关卡——词法分析。 编译器的结构与历史沿革： 介绍编译器、解释器、汇编器之间的区别与联系，回顾编译技术的发展脉络，特别是针对面向对象、函数式编程范式的演进。 正则表达与有限自动机： 详述正则表达式的数学基础，如何将其转化为非确定性有限自动机（NFA），再通过子集构造法转化为确定性有限自动机（DFA）。重点讲解如何处理实际语言中的歧义性。 词法分析器的实现： 详细介绍如何利用工具（如Flex/Lex的原理）自动生成高效的词法分析器，并讨论如何处理注释、空白字符、错误恢复等实际问题。 第二部分：语法分析与抽象语法树（AST）构建 语法分析是确保程序结构符合语言规范的关键步骤。本部分将聚焦于上下文无关文法（CFG）和构建高效的自上而下及自下而上分析器。 上下文无关文法（CFG）： 深入剖析文法的形式化定义、范式（如Chomsky范式、Greibach范式）及其在描述程序结构中的作用。 预测分析（LL(k)分析）： 讲解如何构建LL(1)分析表，处理左递归和回溯问题。重点阐述 LL(k) 分析器在生成AST时的结构化过程。 LR 族分析（SLR, LALR, Canonical LR）： 详细推导LR分析器的核心——DFA的构建过程。对LALR(1)在工程中的应用进行深入分析，并提供基于Go语言或Rust语言的LALR解析器实现示例，对比不同LR变体的性能。 抽象语法树（AST）的设计： 探讨如何将解析结果映射到结构化的AST表示上，区分AST与Parse Tree的差异，并讨论如何为不同的编程范式设计合适的AST节点结构。 第三部分：语义分析与中间代码生成 在结构合法后，程序需要经过语义检查并转化为机器可理解的中间形式。 属性文法与语义规则： 介绍如何利用属性文法对程序的类型、作用域、初始化等语义规则进行形式化描述，并实现语义检查的遍历策略。 类型系统： 深入讨论静态类型与动态类型语言的类型检查机制，包括类型推导（如Hindley-Milner算法的简化应用）和重载解析。 中间表示（IR）的设计： 全面介绍三种主流的中间表示形式：三地址码（Three-Address Code, TAC）、静态单赋值形式（Static Single Assignment, SSA）以及基于堆栈的表示。重点讲解SSA在数据流分析和优化中的不可替代性。 控制流图（CFG）与数据流分析基础： 讲解如何从TAC或SSA构建控制流图，并介绍基本块的划分、到达定义分析、活跃变量分析等基础数据流分析技术，为后续优化做准备。 第四部分：程序优化技术 优化是现代编译器价值的核心体现。本部分将系统地介绍一系列经典和前沿的编译优化技术，重点关注机器无关的优化。 局部优化： 深入探讨常量折叠与传播、代数简化、公共子表达式消除（CSE）等基于基本块的优化。 循环优化： 针对性能瓶颈，详细讲解循环不变式外提、循环展开、循环融合与分裂等技术，并分析如何使用循环依赖分析来指导这些优化。 过程间优化（IPO）： 介绍函数内联、过程间常量传播的挑战与解决方案，特别是针对大规模代码库的处理方法。 SSA 优化： 阐述在SSA形式下进行的死代码消除（DCE）、常量传播和通用子表达式消除的简便性和有效性，展示SSA在简化复杂分析中的优势。 第五部分：代码生成与机器相关优化 本部分将视线转向目标机器，讨论如何将优化后的IR映射到具体的机器指令集上。 指令选择： 介绍基于模式匹配的指令选择方法，讨论如何将IR操作映射到目标机器的最佳指令序列。 寄存器分配： 详细剖析图着色算法（Graph Coloring）在寄存器分配中的应用，这是现代编译器中最为复杂和关键的技术之一。讨论如何处理溢出（Spilling）问题。 指令调度： 讲解基于列表调度的技术，旨在最大化指令级并行性（ILP），减少流水线停顿。 第六部分：现代语言特性与工具链 本部分关注现代软件开发中的前沿议题和实用工具。 并发与并行编译： 讨论如何处理多线程、同步原语（如原子操作）的编译与优化，以及如何利用数据并行性进行向量化（SIMD）编译。 垃圾回收与内存管理： 介绍现代运行时系统中的内存管理策略，如分代回收、标记-清除、增量回收的编译支持。 LLVM 架构与前端实现： 以LLVM作为案例，分析现代模块化编译器的结构，引导读者理解如何构建一个可插拔、可重用的编译器前端。 本书特色 本书的编写风格注重理论的严谨性和实践的可操作性。每章末尾均包含深入的思考题和要求读者动手实现的编程任务，这些任务将引导读者逐步构建一个功能完备的编译器（如针对一种小型指令集或脚本语言）。本书的配图丰富，对抽象概念的解释力求清晰直观，旨在使学习者不仅理解“是什么”，更能掌握“如何做”。无论是计算机科学专业的学生、编译器开发者，还是需要深入理解底层系统性能的软件工程师，本书都将是不可或缺的参考资料。

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这本《操作系统习题与实验指导》的封面设计颇为朴实，一眼就能看出它面向的是扎实的学习者群体，而非追求花哨包装的入门者。拿到手里，首先感受到的是纸张的质感，那种略带粗糙的触感，似乎在无声地诉说着这本书承载的厚重知识。内页的排版清晰明了，代码块和实验步骤的划分做得十分到位，即使是初次接触操作系统实验的同学，也能很快找到重点。我特别欣赏它在理论知识与实践操作之间的平衡把握。很多教材往往偏重理论的推导，导致读者在动手实践时感到无从下手；而这本书显然在这方面做了大量细致的优化。每一个实验项目前，都会有简明扼要的理论回顾，这就像是为即将开始的攀登准备的速成指南，让你在具体操作前对脚下的“地形”有一个大致的了解。尤其是一些涉及并发控制和内存管理的实验，如果缺乏清晰的指导，很容易陷入死循环，但这本书的步骤设计得如同精密的程序流程图，每一步都有明确的预期结果和排错提示，这极大地减少了调试的时间，让学习的效率得到了质的飞跃。这本书真正做到了“指导”，而不是简单地罗列问题。

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拿到这本书时，我正处于对UNIX内核调度机制的困惑期，感觉那些抽象的算法描述读起来就像是读天书一样难以捉摸。然而，这本书中关于进程调度的习题部分，简直是为我打开了一扇通往实践的大门。它没有直接给出标准答案，而是通过一系列递进式的设计，引导你一步步去构建和验证自己的理解。比如，关于优先级反转的模拟题，它要求你先实现一个基础的抢占式调度器，然后逐步引入资源竞争和锁机制。这种“搭积木”式的学习路径，比直接啃复杂的课本理论要有效得多。更难能可贵的是，它对于实验环境的设置指导非常详尽，从虚拟机的安装配置到特定系统调用的使用，都做了详细的截图和说明，这对于那些不常与Linux命令行打交道的同学来说，是无价的财富。我印象最深的是关于死锁检测算法的实验，书上提供的测试用例异常精准，我通过跑这些案例，才真正理解了银行家算法在不同资源分配情景下的细微差异，那种豁然开朗的感觉，是单纯看PPT推导公式无法给予的。

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装帧设计上，这本书显然没有投入太多资源在封面艺术上，这反而给我一种踏实感，说明其价值完全建立在内容本身。这本书的语言风格极其严谨、克制，几乎没有多余的形容词或煽情语汇，完全是教科书式的精确表达。这种风格对于需要精确理解技术规范的学习者来说，是非常友好的，因为它排除了所有可能引起歧义的修辞。我最欣赏的一点是它对常见错误模式的总结。在每个单元的末尾，通常会有一个“常见陷阱与调试思路”的小节。这些内容往往是编者们在多年教学实践中积累下来的经验之谈，比如在缓冲区溢出实验中，如何通过修改栈帧结构来绕过简单的防御机制。这些“避坑指南”比任何理论讲解都来得实用和直接，它们像是一位经验丰富的导师，在你即将跌倒时及时伸出援手。总而言之，这是一本重实战、精于细节，且富有教学智慧的工具书。

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这本书的“实验指导”部分，与其说是指导，不如说是提供了一种探究性的框架。很多其他实验手册只是告诉你“怎么做”，但这本书更侧重于“为什么这么做”以及“如果换一种方法会怎样”。我个人对其中的同步与互斥部分的实践环节深感满意。它没有局限于经典的生产者-消费者模型，而是设计了几个略带变种的场景，要求学生自己去识别潜在的竞态条件并选择合适的同步工具。这种开放性和挑战性，非常适合培养学生独立解决问题的能力。我记得有一个实验要求模拟多核环境下的缓存一致性问题（虽然只是概念模拟），这在一般的本科教材中是很少见的深度。通过对这些高阶实验的钻研，我感觉自己对现代多处理器架构下的程序设计有了更深一层的敬畏和理解。这本书的价值不在于让你记住几个代码片段，而在于教会你如何像系统工程师一样去思考资源的共享和保护。

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从一个多年教学工作者的角度来看，这本习题集在难度梯度控制上做得非常出色，体现了编者对教学规律的深刻理解。它并非简单地堆砌难题，而是遵循了从易到难、循序渐进的原则。前几章的习题大多集中在文件系统基础操作和基本I/O的实现，这能迅速帮助学生建立对操作系统基本组件的直观认识。等到进入中后段，难度陡然上升，开始涉及复杂的虚拟内存分页算法模拟和网络通信协议的简化实现。这种梯度设计，保证了基础薄弱的学生不会在开始阶段就产生畏难情绪，而能力较强的学生也不会感到枯燥。尤其值得称赞的是，很多习题并不是要求你重写一个完整的操作系统模块，而是让你聚焦于核心算法的实现和性能分析，这使得有限的实验时间能够用在刀刃上。例如，在对磁盘调度算法进行性能比较的实验中，书中提供了详细的性能指标定义和数据收集框架，这让实验结果不仅仅停留在“能跑起来”的层面，而是上升到了科学分析的高度。

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