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isbn号码:9787563615759

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• 编译原理
• 编译器
• 程序设计语言
• 语法分析
• 语义分析
• 代码生成
• 中间代码
• 词法分析
• 计算机科学
• 理论基础

深入解析：数字时代的编程基石与未来展望 图书名称：《编译原理》 内容简介 本书旨在为读者提供一套全面、深入且前沿的编译技术知识体系。我们摒弃了传统教材中可能存在的过时案例与晦涩理论，专注于现代编程语言设计、实现及其底层机制的剖析。全书内容紧密围绕现代计算机体系结构和软件工程的需求展开，力求让读者不仅理解“如何工作”，更能洞察“为何如此设计”。 第一部分：编译器的基础架构与理论奠基 本部分构建了读者理解编译过程所需的理论框架。我们从词法分析的视角切入，不仅仅介绍经典工具如有限自动机（FA）和正则表达式，更详细探讨了如何利用扫描生成器（Scanner Generators），如Flex/Lex的现代替代品，来高效处理面向对象语言和脚本语言中复杂的、上下文相关的词法结构。 随后，我们将深入语法分析（Parsing）的核心。本章会细致讲解从上下文无关文法（CFG）到实际解析器的转化过程。我们将重点剖析LL(k) 解析的局限性与优势，并花费大量篇章阐述LR 解析族（SLR, LALR, Canonical LR）在工业界中的实际应用。特别地，我们引入了递归下降解析器（Recursive Descent Parsers）的编写技巧，并展示如何通过预测分析技术，避免回溯，实现高效的自顶向下编译。此外，对于处理大规模、非标准文法的需求，我们将介绍PEG（Parsing Expression Grammars）及其在工具链构建中的新兴地位。 第二部分：中间表示（IR）的演进与优化 编译器的核心价值在于对程序的有效转换。本部分将重点介绍中间表示（Intermediate Representation, IR）的设计哲学。我们从早期的三地址码（Three-Address Code, TAC）出发，迅速过渡到更现代、更适合优化的静态单赋值形式（Static Single Assignment, SSA）。SSA 形式的详细介绍是本章的重点，我们解释了 $phi$ 函数的语义，以及它如何极大地简化了数据流分析和常数传播等优化过程。 随后，我们将探讨指令选择（Instruction Selection）的艺术。这部分内容将结合具体的目标机器模型（例如，RISC-V 和现代 x86 架构的指令集特性），讲解如何利用树遍历算法和动态规划技术，将抽象的 IR 映射为高效的、符合目标平台特性的机器指令序列，从而实现代码的局部优化。 第三部分：程序分析与优化技术 这是本书最具挑战性也最有价值的部分。我们将编译优化分为数据流分析和控制流分析两大类。 在数据流分析方面，我们不仅会回顾前向分析（如常数折叠、常量传播）和后向分析（如到达定义分析），更会深入讲解迭代算法（如不动点迭代）的收敛性保证。本章将详尽论述如何构建控制流图（CFG），并利用数据流方程进行精确分析。 机器相关优化是实现高性能代码的关键。本章聚焦于寄存器分配的难题，详细介绍经典的基于图着色的寄存器分配算法，并探讨现代编译器如何处理栈帧分配和溢出（Spilling）策略。我们还将介绍循环优化的完整技术栈，包括循环展开（Loop Unrolling）、循环合并、以及至关重要的数据依赖分析和循环展开因子确定。 机器无关优化部分，我们将探讨面向现代处理器的优化，如指令调度（Instruction Scheduling）以最大限度隐藏内存延迟、死代码消除（Dead Code Elimination）的精确性判定，以及函数内联（Inlining）的成本效益分析。 第四部分：现代编译器的工程实践与未来趋势 本部分将读者的视野从理论推向实践，探讨现代、大规模编译器的工程实现。 我们详细介绍了LLVM/Clang 基础设施的架构，分析其如何通过清晰的模块划分（前端、优化器、后端）实现多语言支持和跨平台编译。读者将了解如何利用 LLVM 的 IR 体系进行链接时优化（LTO）和即时编译（JIT）的设计。 最后，本书展望了编译技术的前沿领域。这包括如何将类型系统（如依赖类型）的理论发现融入到编译器的静态分析中以提升程序安全性；并发与并行编译的挑战，特别是如何安全地并行化数据流分析和代码生成阶段；以及机器学习辅助的编译优化，即如何利用历史性能数据来指导编译器决策，实现更智能的参数选择和代码生成。 本书适合于计算机科学专业的学生、系统软件工程师，以及所有希望深入理解 C/C++/Rust/Go 等现代语言底层执行机制的开发者。通过对本书内容的掌握，读者将具备设计、构建或深度定制下一代高性能编译系统的能力。

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