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出版者:清华大学

作者:王生原

出品人:

页数:173

译者:

出版时间:2007-4

价格:18.00元

装帧:

isbn号码:9787302140375

丛书系列:清华大学计算机系列教材

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《编译原理：深入解析与实践指南》 本书旨在为学习编译原理的读者提供一本内容详实、体系完备的辅导材料。我们深入剖析了编译器的核心组成部分，从词法分析到代码生成，再到优化，力求将抽象的概念具象化，并通过丰富的案例和详尽的步骤，帮助读者建立起对整个编译过程的清晰认知。 第一部分：编译器的基础概念与架构 本部分将为读者构建起对编译器的整体认识。我们首先介绍编译器的定义、作用及其在软件开发中的地位，阐述为何理解编译原理对于深入掌握编程语言、理解计算机底层运作至关重要。接着，我们将详细解析典型编译器的结构，分解为前端、中间件和后端三大核心阶段，并简要介绍每个阶段的主要任务和相互关系。 词法分析 (Lexical Analysis)： 正则表达式与有限自动机：我们将详细介绍正则表达式作为词法规则的表达能力，并深入讲解如何将其转化为确定性有限自动机 (DFA) 和非确定性有限自动机 (NFA)。我们会提供构建 DFA/NFA 的算法，并演示如何使用这些自动机进行模式匹配，识别源代码中的词法单元（Token）。 词法单元的构成与扫描器实现：深入探讨 Token 的定义，包括关键字、标识符、运算符、常量、分隔符等，并给出扫描器（Lexer）的实现思路和关键技术，例如如何处理空白符、注释、错误输入的容错机制等。 词法分析器的生成工具：介绍 Lex/Flex 等扫描器生成工具的工作原理，如何通过编写模式文件来自动生成高效的词法分析器。 语法分析 (Syntax Analysis)： 上下文无关文法 (Context-Free Grammar, CFG)：详细讲解 CFG 的概念、形式化表示及其在描述编程语言语法结构中的作用。我们将深入介绍 CFG 的终结符、非终结符、产生式规则以及如何构造文法来精确描述一门语言的结构。 句型、最左推导与最右推导：阐明句型、推导过程，以及最左推导和最右推导在语法分析中的重要性，为后续的分析方法奠定基础。 预测分析法（LL(1)）：深入讲解 LL(1) 分析法的原理，包括 FIRST 集和 FOLLOW 集的计算方法，以及如何构建预测分析表。我们将通过详细的示例演示 LL(1) 分析器的构造过程，并讨论其优缺点和适用范围。 移入-归约分析法（LR 分析）：作为语法分析中更为强大的方法，我们将详细介绍 LR(0)、SLR(1)、LALR(1) 和 LR(1) 等不同类型的 LR 分析。重点讲解 LR 分析器的构造步骤，包括状态的生成、ACTION 表和 GOTO 表的构建，以及移入、归约、接受和错误处理等操作。 语法分析器的生成工具：介绍 Yacc/Bison 等语法分析器生成工具的原理和使用方法，如何通过编写文法规则来自动生成高效的语法分析器。 第二部分：中间代码生成与表示 在词法和语法分析完成后，编译器需要将源代码转化为一种中间表示形式，以便于后续的优化和代码生成。本部分将重点介绍中间代码的生成及其常用的表示方法。 中间代码的类型与特点：介绍三地址码、P-代码、抽象语法树 (AST) 等多种中间代码表示形式，分析它们的优缺点和适用场景。 三地址码的生成：详细讲解如何从抽象语法树生成三地址码，包括表达式、控制流语句（if-else、while、for）、函数调用等语句的三地址码表示。我们会提供具体的算法和示例。 基于 AST 的中间表示：深入探讨如何直接在抽象语法树上进行某些分析和转换，以及 AST 在后续阶段中的作用。 第三部分：语义分析 语义分析是编译过程中至关重要的一环，它负责检查程序的语义正确性，并为代码生成提供必要的信息。 属性文法与语义规则：介绍属性文法的概念，包括综合属性和继承属性，以及如何利用属性文法来定义和计算程序的语义信息。 类型检查：详细讲解不同数据类型的定义、赋值、运算等规则，以及编译器如何进行类型推断和类型检查，防止类型错误。 变量与函数的声明与作用域：深入探讨符号表的设计与管理，包括变量、函数、类型等的声明、作用域规则、生命周期等。我们将展示如何构建和查询符号表，以支持语义分析。 错误处理：介绍在语义分析阶段可能遇到的各种语义错误，如未声明变量、类型不匹配、参数个数不符等，以及相应的错误报告和处理策略。 第四部分：代码优化 代码优化是提高程序执行效率的关键步骤。本部分将深入探讨各种常见的代码优化技术。 优化的目标与原则：阐述代码优化的基本目标，如提高运行速度、减少存储空间等，并介绍通用的优化原则。 基本块与控制流图：介绍基本块的概念，以及如何构建程序的控制流图 (CFG)，为后续的全局优化奠定基础。 局部优化：详细讲解常见的局部优化技术，如常量折叠、公共子表达式消除、强度削弱、死代码删除等，并演示这些技术如何在基本块内部应用。 全局优化：深入探讨全局优化技术，如循环优化（循环不变代码外提、归纳变量替换）、过程间优化等，并分析它们在程序全局范围内如何发挥作用。 机器无关的优化：介绍不依赖于特定目标机器的优化技术。 第五部分：目标代码生成 经过前面的阶段，编译器最终需要将中间代码转化为特定目标机器能够执行的机器码。 目标机器的指令集架构：简要介绍目标机器的指令集架构，包括寄存器、内存模型、寻址方式等，为理解代码生成提供背景。 指令选择：讲解如何将中间代码的操作映射到目标机器的机器指令，包括表达式求值、控制流语句的翻译等。 寄存器分配：这是一个复杂但至关重要的环节。我们将介绍图着色算法等经典的寄存器分配方法，以及如何有效地利用有限的寄存器资源，减少对内存的访问。 指令调度：介绍如何重新排序指令以提高流水线效率，减少冒险。 实践环节与案例分析 本书的每一个部分都辅以大量的实例和代码片段，以帮助读者更好地理解理论知识。此外，我们还可能包含一个贯穿始终的实际编译器项目案例，从零开始构建一个简单的编译器，让读者亲身体验编译器的各个环节，并将所学知识融会贯通。通过实践，读者可以加深对编译原理的理解，并培养解决实际问题的能力。 总结 《编译原理：深入解析与实践指南》是一本全面而深入的辅导书籍，它不仅讲解了编译器的理论基础，更注重实践方法的传授。希望通过本书的学习，读者能够掌握编译器的设计与实现技术，从而更深刻地理解编程语言的工作原理，并为进一步的计算机科学研究打下坚实的基础。

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阅读这本书的过程中，我发现作者在对工具和语言的选择上非常贴合当前行业的主流趋势，这让学习的内容具有很高的即时应用价值。例如，在讲解词法分析器生成器（如Lex/Flex）的使用时，书中不仅提供了标准的正则表达式示例，还深入探讨了如何处理复杂的上下文依赖的词法规则，这是纯粹理论教材很少涉及的实战难题。同样地，在语法分析器的实现部分，作者选择的范例代码更接近于现代编程语言的结构，而不是那种为了教学而刻意简化的示例。这种与时俱进的内容更新，让这本书保持了很高的生命力。更难能可贵的是，书中对编译器的错误处理和报告机制也给予了足够的关注。在实际开发中，一个健壮的编译器必须能够给出清晰、有帮助的错误信息，这本书细致地讲解了如何从解析树或中间表示中回溯并定位到源代码的错误位置，以及如何生成有意义的错误提示。这部分的详尽阐述，对于任何一个计划构建自己编译器的学习者来说，都是极其宝贵的经验分享，远超一般教程的范畴，体现了作者深厚的工程实践背景。

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拿到这本书的时候，我其实是抱着一种既期待又有点忐忑的心情。毕竟“编译原理”这门课，在计算机科学领域里一直都有着“拦路虎”的名声。我之前在学校里上的那门课，老师讲得偏理论化，很多抽象的概念，比如词法分析、语法分析、中间代码生成这些，听起来总是感觉隔了一层纱，难以真正理解它们在实际编译过程中的作用。这本书的封面设计得比较朴实，没有太多花哨的图示，给人一种扎实可靠的感觉。我翻开第一章，发现作者的叙述方式很注重循序渐进，从最基础的有限自动机讲起，逐步过渡到更复杂的上下文无关文法。书中对每个理论概念都配有详细的例子和图示，这对我这种需要通过具体案例来理解抽象理论的学习者来说，简直是福音。特别是关于LL(1)和LR(1)分析器的讲解，以前总觉得这两个概念傻傻分不清，但这本书通过对比的方式，清晰地阐述了它们的构建过程和适用范围，让我茅塞顿开。我特别欣赏作者在解释算法时，不仅仅是罗列步骤，而是会深入剖析每一步背后的思想和设计哲学，这让我感觉自己不仅仅是在学习一个“如何做”，更是在理解一个“为什么这么做”。这本书无疑为我扫清了许多学习上的障碍，让我对这门原本令人头疼的课程重拾了信心。

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我对比了好几本市面上流行的编译原理教材和辅导资料，坦白说，很多书籍在讲到代码优化这一块时，往往流于表面，或者仅仅是介绍了几个简单的优化手段，比如常量折叠、死代码消除。这本书在这方面做得尤为出色，它没有回避复杂的优化技术，而是系统地梳理了从高级到低级的各种优化层次。比如，在讲解数据流分析时，作者不仅解释了什么是前向/后向数据流方程，还详细推导了如何利用迭代算法来求解这些方程，并且给出了一个在实际编译器后端中应用的例子。这种深度和广度的结合，让我对编译器如何榨取程序性能有了更深刻的认识。我特别喜欢作者在介绍SSA（静态单赋值）形式时所花费的篇幅，这个概念在现代编译器中至关重要，但很多入门书籍往往一带而过。这本书不仅解释了SSA的优势，还图文并茂地展示了如何将普通的控制流图转换为SSA，以及如何利用它进行高效的通用子表达式消除和循环不变量外提。这部分内容的翔实程度，让我觉得它不仅仅是一本“辅导书”，更像是一本缩小版的“编译原理实战手册”。

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这本书的章节组织结构体现出极强的逻辑性和实用性。我之前学习其他相关课程时，经常遇到理论章节和实验章节之间脱节的问题，学完一堆理论后，面对实验却无从下手，不知道如何将学到的知识点串联起来形成一个完整的系统。这本书在这方面做得非常巧妙，它在讲解完某个核心模块（比如中间代码生成）后，紧接着就会提供一个配套的“动手实践”环节，引导读者思考如何用刚刚学到的知识来设计和实现这个模块的一部分。这种“学一点，做一点”的节奏感，极大地增强了知识的内化速度。我个人最看重的是它对不同中间表示形式（IR）的比较分析。书中不仅清晰区分了三地址码、P-代码和SSA的特点，还探讨了不同IR在不同优化阶段的适用性，这对于想深入了解编译器架构的读者来说，是非常宝贵的洞察。作者没有把编译过程视为一个黑箱，而是层层剥开，让读者看到每一个组件是如何协同工作的，这种系统性的讲解方式，让我对整个编译流程的宏观把握能力得到了显著提升。

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这本书的排版和阅读体验真是没得说，对于长时间面对技术书籍的读者来说，这一点至关重要。我习惯于在阅读时做大量的批注和标记，这本书的纸张质量很好，墨水洇得现象不严重，即便是使用我常用的油性马克笔，也不会透到下一页影响阅读。更让我惊喜的是，书中引入了大量的“实践小贴士”和“常见误区解析”的边栏内容。这些内容通常不会出现在标准的教科书结构里，但恰恰是我们在自学或复习时最容易遇到的困惑。例如，在讲解语义分析时，书中提到如何巧妙地利用属性文法来检查类型兼容性，而不是简单地罗列出规则，这种“高手过招”的技巧分享，极大地拓宽了我的视野。我发现作者的行文风格非常严谨，几乎没有发现任何排印错误或者逻辑上的跳跃。特别是书中对代码示例的呈现，很多C语言的片段都经过了精心的优化和注释，使得我们可以直接在脑海中模拟代码的执行流程，而不是仅仅停留在理论的纸面上。这本辅导材料的细致入微，让整个学习过程变得不再枯燥，反而充满了探索的乐趣。

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比较容易理解

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学过的书．

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