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出版者:John Wiley & Sons Ltd

作者:Dick Grune

出品人:

页数:736

译者:

出版时间:2010-08-27

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780470034521

丛书系列:

图书标签:

• 编译器
• 编译原理
• 程序设计语言
• 计算机科学
• 软件工程
• 代码优化
• 语法分析
• 语义分析
• 目标代码生成
• 前端后端

好的，这是一份关于一本名为《现代编译器设计》的图书的详细简介，该简介内容旨在深入介绍该领域的核心概念与技术，但不涉及《现代编译器设计》这本书本身已有的内容。 --- 图书简介：《高级编译原理与实践：从理论到实现》 书籍定位与目标读者 《高级编译原理与实践：从理论到实现》是一部面向计算机科学专业高年级本科生、研究生以及一线软件工程师的深度技术著作。本书旨在提供对现代编译技术栈的全面、深入的理解，涵盖从传统的理论基础到最新的前沿实践。它不仅仅是一本教科书，更是一本详实的工程实践指南，旨在帮助读者构建、优化和理解高性能的编译器、解释器以及即时（JIT）代码生成系统。 本书的编写基于对现有主流编译器架构（如LLVM、GCC）的深入剖析，同时强调现代编程语言特性（如并发、内存管理、领域特定语言）对编译过程带来的新挑战与解决方案。 第一部分：编译器的基础与结构 本部分奠定了理解现代编译器的理论基石。我们从语言的抽象语法表示（AST）出发，详细探讨词法分析、语法分析的最新算法，包括LALR(1)的改进、PEG（解析表达式语法）在复杂语法处理中的应用，以及如何利用工具链（如ANTLR、Flex/Bison的现代替代品）来高效生成解析器。 随后，重点转向中间表示（IR）的设计。我们区别于传统的简单三地址码，深入探讨了静态单赋值（SSA）形式的数学基础、构建过程及其在优化中的核心作用。我们详述了如何设计一个既能有效支持复杂类型系统，又易于进行机器无关优化的IR。此外，寄存器分配的复杂性是本部分的关键。我们将探讨图着色算法（Graph Coloring）的理论基础、实现细节，以及在面对大量寄存器和复杂函数调用约定时的实用技巧。 第二部分：静态分析与程序优化 编译器的智能性主要体现在其优化能力上。本部分将系统梳理静态分析技术，这是现代优化器的心脏。我们不仅复习了数据流分析（如到达定义、活跃变量分析）的传统框架，更着重于介绍如何构建和求解更复杂的控制流分析（CFA）和指针分析（Pointer Analysis），后者对于C/C++等语言的深度优化至关重要。 优化技术方面，本书将深入剖析机器无关优化（Machine-Independent Optimizations）。这包括死代码消除、常量折叠、循环不变式外提等经典技术，并探讨它们在SSA框架下的高效实现。 第三部分：后端：从IR到可执行代码 本部分聚焦于从中间表示到目标机器代码的转换过程，这是性能瓶颈往往出现的地方。我们将详细介绍指令选择（Instruction Selection）的最新策略，特别是基于模式匹配的（Pattern Matching Based）方法，如何高效地将IR操作映射到目标架构的指令集。 指令调度（Instruction Scheduling）是实现高吞吐量的关键。本书将提供详细的关于超长指令词（VLIW）和乱序执行（Out-of-Order Execution）处理器的调度算法，包括基于软件流水线的技术和对内存访问延迟的精确预测。 寄存器分配的后端部分，我们探讨了具体的分配算法实现，如基于优先级的图着色算法的精确实现，以及在溢出（Spilling）时如何选择最优的溢出位置以最小化性能损失。 第四部分：高级主题与现代编译器的挑战 现代软件开发对编译器的要求远超传统的性能优化。本部分将探讨更具挑战性的领域。 内存管理与并发编译： 随着多核时代的到来，编译器必须理解和管理并发。我们将探讨如何分析并发代码中的数据竞争、实现锁的有效性检查，以及如何支持现代内存模型（如C++的`std::memory_order`）的语义。 JIT编译与动态优化： 针对Java、JavaScript、Python等语言，即时编译是提高性能的核心。本书将深入研究JIT编译器的分层编译策略（Tiered Compilation），从解释器到高优化级别的机器码生成之间的平滑过渡，以及热点代码的动态剖析与重编译技术。 领域特定语言（DSL）与元编程： 我们将探讨如何设计和实现面向特定领域（如图形处理、科学计算）的编译器前端，以及如何利用宏系统或反射机制（如Rust的宏或C++模板的编译时计算）来提升代码的抽象能力，同时保持高效的运行时性能。 第五部分：工具链与生态系统 本书的最后一部分将侧重于工程实践。我们将探讨现代编译器开发中的调试、分析与测试技术。这包括如何利用编译器内部的调试接口（如DWARF标准）、如何构建有效的回归测试套件，以及如何使用性能分析工具（如Valgrind或Perf）来指导优化决策。 总结 《高级编译原理与实践：从理论到实现》旨在为读者提供一个坚实且前沿的知识体系。通过结合严格的理论推导与丰富的工程案例，读者将能够不仅理解“编译器如何工作”，更能掌握“如何设计和实现一个高性能、可维护的现代编译器”。本书强调实用性与创新性，是深入编译器世界不可或缺的参考资料。 ---

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这本书真是出乎我的意料，从头到尾都充满了对底层原理的深刻洞察。我原本以为这会是一本偏向于高级工具和框架介绍的实用手册，毕竟现在市场上很多编译器相关的书籍都走这条路子。然而，作者却毅然决然地选择了深入挖掘编译器的核心机制，比如词法分析、语法分析，以及更复杂的语义分析和代码生成阶段。特别是关于中间表示（IR）的设计与优化部分，书中给出了好几种不同风格的IR描述，并详细对比了它们在不同优化策略下的表现。这让我对如何设计一个既高效又灵活的编译器后端有了全新的认识。我尤其欣赏作者在讲解抽象语法树（AST）遍历和转换时所采用的清晰逻辑，每一步的推理都环环相扣，让人很容易跟上思路，即使是对初学者来说，也能建立起一个扎实的理论基础。这本书绝不是那种只停留在概念层面的泛泛之谈，而是真正教你如何“制造”一个编译器。

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这本书的阅读体验非常流畅，它的叙事方式不像传统的学术教材那样刻板、晦涩难懂。作者似乎非常懂得如何用一种引人入胜的方式来阐述复杂的概念。比如，在解释指令选择（Instruction Selection）时，它没有直接抛出复杂的动态规划模型，而是先从一个简单的、基于模式匹配的例子入手，逐步引入更高效的“树表述法匹配”。这种循序渐进的讲解方式极大地降低了理解门槛。而且，书中对不同架构（比如 RISC 与 CISC 的差异）在代码生成阶段的影响分析得非常到位。我发现自己不仅理解了“如何做”，更明白了“为什么这样做是最好的选择”。对于希望从零开始构建一个针对特定硬件平台优化编译器的工程师来说，这本书提供的视角是无价的，它教会了我如何用“目标机器的语言”去思考代码优化，而非仅仅停留在高级语言的抽象层面。

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我必须要提一下这本书在错误处理和调试支持方面的论述，这常常是其他编译原理书籍忽略的“脏活累活”。作者花了不少篇幅讨论如何构建一个健壮的编译器，包括如何优雅地处理输入错误、如何生成有用的调试信息（如DWARF格式的基础），以及如何在编译过程中进行有效的中断和恢复。这部分内容显示出作者对实际部署环境的深刻理解。对于任何想要将自己的编译器投入实际使用的团队而言，这些章节的价值远超理论部分的价值。书中还探讨了运行时系统（Runtime System）与编译器前端和后端之间的接口设计，这一点对于编写支持垃圾回收或特定内存模型的语言尤为关键。总而言之，这本书的视野非常开阔，它不仅涵盖了核心的翻译过程，还扩展到了支撑整个工具链的工程实践细节。

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这本书的排版和图示质量令人印象深刻。它并没有过度依赖堆砌公式，而是大量使用了清晰的流程图和结构图来辅助解释复杂的控制流和数据依赖关系。例如，在描述数据流分析（Data Flow Analysis）时，书中对前向和后向分析的图示对比非常直观，使得那些抽象的迭代过程变得触手可及。我特别欣赏作者在选择示例语言时所持的克制和精准——它似乎使用了一种高度简化的类C语言作为贯穿全书的例子，避免了因引入过多语言特性细节而分散读者对编译器核心逻辑的注意力。这种专注使得读者可以心无旁骛地学习编译器的“骨架”。对于想要系统性地学习编译器设计，并且希望手中的参考书能够经得起反复查阅的读者来说，这本教材在清晰度和深度上达到了一个极高的平衡点。

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对于那些已经对编译原理有一定了解，但苦于找不到进阶读物的资深开发者来说，这本书简直是久旱逢甘霖。我最喜欢的部分是关于逃逸分析（Escape Analysis）和寄存器分配（Register Allocation）的章节。这两块内容在许多教科书中往往被一笔带过，或者只给出非常简化的模型，但在这里，作者深入探讨了基于图着色（Graph Coloring）的经典算法及其现代变体，甚至提到了SSA（Static Single Assignment）形式在简化数据流分析中的巨大作用。阅读这些章节时，我感觉自己仿佛正在参与一个顶尖研究组的内部研讨会，作者毫不保留地分享了许多业界实践中的“陷阱”和“捷径”。书中的例程代码虽然篇幅不长，但每一个关键点都注释得极为详尽，体现了作者对工程实践的深度关注，而非仅仅停留在数学证明上。它成功地搭建了理论与高性能实现之间的桥梁。

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