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出版者:Med Books

作者:Morin-Spatz, Patrice

出品人:

页数:464

译者:

出版时间:

价格:49.95

装帧:Pap

isbn号码:9780976269991

丛书系列:

图书标签:

• CP
• Teach
• Workbook
• 2006
• 教育
• 教材
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• 教学

《高级编程语言原理与实践》—— 深入理解计算思维的基石 内容简介： 本书旨在为计算机科学专业学生及对编程语言理论有浓厚兴趣的开发者提供一个全面、深入且富有实践性的学习指南。我们聚焦于现代编程语言的核心概念、设计哲学以及它们在实际工程中的应用。本书的叙述风格力求严谨而不失启发性，侧重于构建清晰的理论框架，同时辅以大量的代码示例和问题解析，确保读者能够从“如何使用”跃升至“为何如此设计”的更高层次理解。 第一部分：语言的本质——形式化基础与抽象 本部分奠定了理解编程语言的数学和逻辑基础。我们首先探讨形式语言理论，从最基础的有限自动机（Finite Automata）和正则文法（Regular Grammars）入手，解析正则表达式的表达能力与局限性。随后，我们将深入上下文无关文法（Context-Free Grammars, CFG），这是描述大多数现代编程语言结构的核心工具。通过乔姆斯基层次结构（Chomsky Hierarchy）的视角，读者将清晰地认识到不同类型语言的计算能力边界。 核心内容包括： 语法分析（Parsing）： 详细介绍自上而下（如递归下降）和自下而上（如算符优先、LR家族）的分析技术。我们将剖析 LL(k) 和 LR(1) 分析器的构建过程，重点讲解规范文法的设计，以避免二义性和回溯问题。 语义表示： 探究如何将抽象的语法树（Abstract Syntax Tree, AST）转化为机器可理解的操作序列。重点讨论中间表示（Intermediate Representation, IR）的设计，如三地址码（Three-Address Code）和静态单赋值（Static Single Assignment, SSA）形式，并阐述其在优化阶段的关键作用。 程序正确性与形式验证基础： 引入霍尔逻辑（Hoare Logic）和前置/后置条件（Pre/Post Conditions）的概念，为程序行为的数学证明提供工具。虽然本书不深入复杂的定理证明器，但会建立起“程序即数学对象”的基本认知。 第二部分：静态与动态语义的精确描述 理解一门语言，关键在于掌握其语义——即程序执行的“意义”。本部分将语义的描述方法分为静态（编译时检查）和动态（运行时行为）两大领域。 类型系统（Type Systems）： 类型系统被视为程序安全和正确性的第一道防线。我们系统地介绍各种类型规则，包括基本类型、复合类型（记录、数组、指针）以及函数类型。深入探讨类型推导（Type Inference）的算法，尤其关注 Hindley-Milner 系统的核心思想及其在 ML/Haskell 等语言中的应用。同时，对比强类型、弱类型、静态类型和动态类型的优缺点及其对软件工程的影响。 内存管理与存储模型： 详细分析程序运行时的数据布局。讨论栈（Stack）和堆（Heap）的使用模式，并深入探讨垃圾回收（Garbage Collection, GC）的不同策略，如引用计数、标记-清除（Mark-and-Sweep）和分代回收。读者将了解每种策略在延迟、吞吐量和实现复杂度上的权衡。 控制流的精确建模： 超越简单的顺序执行，本章聚焦于过程调用机制（栈帧、活动记录）、异常处理（Try-Catch 机制的实现原理）以及并发模型的基础——原子性、互斥与同步的必要性。 第三部分：实现技术——编译器与解释器的构建 理论知识必须通过实践来固化。本部分将理论知识转化为可操作的实现蓝图，重点讲解编译器的各个阶段。 词法分析器（Lexer）的构建： 使用有限自动机原理，结合 DAFSA（确定性有限自动机状态机）技术，展示如何高效地将源代码流分割成有意义的记号（Tokens）。 语义分析（Semantic Analysis）： 这一阶段负责填充和使用符号表（Symbol Table），检查名称解析、作用域规则以及类型一致性。我们将详细展示如何通过遍历 AST 来构建和维护一个结构化的符号表。 代码生成（Code Generation）： 从中间表示到目标机器代码的转换是编译的核心。本章涵盖指令选择、寄存器分配（例如图着色算法的简化应用）以及代码优化的基础技术，如常量折叠、死代码消除和循环不变式外提。我们使用一个小型、自创的类 C 语言作为示例目标，逐步展示其编译过程。 第四部分：范式与演化——现代语言的融合与趋势 本部分将视野扩展到不同的编程范式，分析它们如何应对现代软件工程的复杂性。 面向对象编程（OOP）的机制： 深入探讨继承、多态和封装的底层实现，特别是虚函数表（Virtual Tables）的工作原理，以及动态绑定如何在运行时实现方法分派。 函数式编程（FP）的核心思想： 强调纯函数、高阶函数和不可变性。我们将分析闭包（Closures）的捕获机制，并探讨惰性求值（Lazy Evaluation）的实现挑战与优势。 并发与并行编程模型： 讨论传统的基于共享内存的并发（如锁、信号量）的固有风险，并详细介绍消息传递模型（如 Actor 模型）和基于数据流的并行模型（如 CSP 模型的概念），以期构建更安全、可伸缩的系统。 学习目标： 完成本书的学习后，读者将不仅能够熟练使用多种编程语言，更重要的是，能够独立设计新的数据结构和抽象机制，理解编译器和解释器的内部工作流程，并能批判性地评估不同语言设计决策背后的权衡。本书是迈向系统软件开发、高级算法实现以及计算理论深层理解的必经之路。

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这本书的封面上"CP Teach Workbook 2006"的字样，给我一种可靠和权威的感觉。作为一名正在学习新知识的读者，我对于能够提供清晰指导和有效练习的教材有着非常高的期望。我希望这本书不仅仅是枯燥的知识堆砌，而是能够通过生动有趣的讲解和循序渐进的练习，帮助我真正地理解和掌握所学内容。我特别关注教材的逻辑结构是否严谨，讲解是否清晰易懂，以及练习题的设计是否能够有效地检验我的学习成果。这本书的"Workbook"属性，让我对其练习部分的质量充满信心。我希望它能够成为我学习道路上的良师益友，帮助我克服学习中的困难，并且在掌握相关知识和技能的过程中，找到学习的乐趣和成就感。每一次翻阅，都带着一份对知识的探索欲和对自我成长的渴望。

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我在寻找一本能够提供全面且深入的学习体验的教材，而"CP Teach Workbook 2006"的封面给我的第一印象是专业且严谨。我希望这本书能够涵盖我所需要的核心知识点，并且能够以一种有条理、易于理解的方式呈现出来。作为一名学习者，我深知理论知识需要通过实践来检验和巩固，因此，一本优秀的练习册是必不可少的。我期待这本书能够提供丰富多样的练习题，涵盖从基础到进阶的各个层面，并且能够帮助我发现和纠正我在学习过程中可能存在的误区。这本书的"Workbook"属性，让我相信它在这方面会做得很好。我希望它能够成为我学习的有力助手，帮助我系统地构建知识体系，并且在实践中不断提升我的技能水平。每一次打开它，我都在期待着新的发现和挑战。

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