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出版者:Sergio

作者:Sergio Gálvez Rojas

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2007-08-22

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9788468910376

丛书系列:

图书标签:

• 编译原理
• 词法分析
• 语法分析
• Lex
• Yacc
• JFlex
• Cup
• JavaCC
• 编译器
• 翻译器
• 程序设计语言

图书简介：编程语言设计与实现的核心技术：从理论到实践 书名：深入理解与应用：现代编程语言设计与实现 内容提要 本书旨在为读者提供一套全面、深入且极具实践指导意义的编程语言设计与实现的技术栈。它不仅仅是一本关于编译原理的理论教材，更是一本聚焦于如何利用业界主流工具链构建高效、可靠、现代编程语言的实战指南。全书以一种结构化的方式，系统地介绍了从语言的词法分析、语法分析、语义分析到代码生成的完整生命周期，并穿插讲解了高级语言特性（如面向对象、类型系统和内存管理）在实现层面的挑战与解决方案。 本书的重点在于连接理论基础与实际工程应用之间的鸿沟。我们深入探讨了各种扫描器和解析器生成工具的工作原理、配置方法以及它们在处理复杂语言结构时的优势与局限性。读者将通过大量的代码示例和贯穿全书的案例项目，掌握如何有效地利用这些工具来快速搭建起一个功能完备的语言处理前端。 第一部分：语言基础与词法分析的艺术 本部分奠定了编程语言理论的基石，并立即转向实际的词法构建。 第一章：编程语言的本质与设计哲学 本章首先探讨了编程语言的起源、演变及其在计算领域的核心地位。我们将对比命令式、函数式和逻辑式编程范式的核心思想，并讨论设计一门新语言时需要考虑的可读性、表达力、效率和可移植性等关键指标。随后，介绍形式语言理论（如Chomsky层次结构）对现代编译器设计的影响。 第二章：词法分析：语言的“原子”构建块 词法分析（Scanning）是语言处理的第一步。本章详细讲解了如何使用正则表达式和有限自动机（FA）的原理来识别编程语言中的基本记号（Tokens）。我们将分析如何处理空白、注释、标识符、关键字以及各种字面量（如整数、浮点数和字符串）。重点在于工具的应用：如何配置和优化一个高性能的词法分析器，使其能够快速、准确地将源代码流转化为结构化的记号序列。我们将讨论错误恢复在词法分析阶段的重要性，以及如何生成清晰的词法错误报告。 第二部分：语法分析与结构化表示 语法分析（Parsing）的任务是将记号序列组织成一个具有层次结构的表示，通常是抽象语法树（AST）。 第三章：上下文无关文法（CFG）的精妙 本章深入探讨了CFG在描述程序结构中的作用。我们将详细介绍如何编写清晰、无歧义的文法规则，并分析左递归、回溯等文法设计陷阱及其规避方法。读者将学习到如何系统地将语言特性（如运算符优先级和结合性）转化为规范的文法形式。 第四章：自上而下与自下而上解析技术 我们将剖析两种主要的解析范式。对于自上而下解析，重点介绍LL(k)方法的原理、限制及其在解析器生成器中的应用。对于自下而上解析，我们将详尽阐述LR(k)家族（包括SLR, LALR, GLR）的构建过程和性能特点。本章将对比不同解析策略的优缺点，帮助读者根据目标语言的复杂度和性能要求做出最佳选择。 第五章：利用现代解析器生成工具构建健壮的前端 本部分的核心实践部分。我们将详细介绍如何利用行业内成熟的解析器框架来自动化语法分析器的生成。重点讲解如何设置项目结构、定义语法规则文件、处理解析冲突，并生成与目标编程语言（如Java或C）无缝集成的解析器代码。强调语义动作的植入，即如何在解析过程中直接构造AST或执行初步的语义检查。 第三部分：语义分析与中间代码的桥梁 一旦程序结构被确定，就需要对其含义进行验证并转化为更易于处理的中间形式。 第六章：类型系统与静态语义分析 本章聚焦于语言的“意义”层面。我们将构建一个强大的符号表（Symbol Table）管理系统，用于跟踪变量、函数、类和作用域。核心内容包括类型检查的实现，如类型推导、兼容性判断以及处理多态和重载。我们将探讨如何设计和实现不同类型的类型系统（如静态与动态、强类型与弱类型）的语义规则。 第七章：抽象语法树（AST）的遍历与操作 AST是编译器前端和后端之间的核心数据结构。本章讲解如何设计一个灵活的AST节点结构，并实现访问者（Visitor）和解释器（Interpreter）模式来遍历和操作这棵树。我们将演示如何使用AST来执行静态分析，例如变量定义检查和控制流分析。 第八章：中间表示（IR）的生成与优化基础 为了连接前端解析和后端代码生成，我们需要一个中间层。本章介绍几种常见的IR形式，如三地址码（Three-Address Code）和静态单赋值（SSA）形式。我们将重点展示如何从AST高效地翻译出这些IR，并进行初步的、与机器无关的优化，例如常量折叠和死代码消除。 第四部分：高级语言特性与面向对象实现 本部分将语言设计提升到处理更复杂、更现代特性的层面，这通常需要更精巧的实现技巧。 第九章：面向对象语言的内存与分派机制 深入探讨如何在运行时（Runtime）高效地实现面向对象的特性。我们将详细讲解虚函数表（V-Table）的结构、对象的内存布局（包括头信息和字段对齐），以及多态调用在编译期和运行期的分派策略（静态分派与动态分派）。 第十章：异常处理与控制流的实现 实现健壮的异常处理机制是现代语言的关键。本章分析基于栈解旋（Stack Unwinding）的异常处理框架设计，并讨论如何将结构化控制流（如`try-catch-finally`）映射到IR或目标机器指令上。 第十一章：垃圾回收（GC）的原理与实践 对于支持自动内存管理的语言，GC是核心。本章概述了主要的回收策略，包括引用计数、标记-清除（Mark-and-Sweep）和复制收集（Copying Collectors）。我们将探讨如何设计一个简单的、嵌入式的GC算法，以及在语言运行时中如何安全地管理对象生命周期。 结语：展望未来与工具链集成 最后，本书将讨论如何将上述所有组件集成到一个完整且可执行的编译器或解释器项目中。我们将回顾现代语言工具链中各个部件（词法器、解析器、类型检查器、优化器）之间的协作流程，并提供资源指向，引导读者进一步探索即时编译（JIT）技术和语言服务器协议（LSP）在现代IDE集成中的应用。 目标读者 本书适合于计算机科学专业的高年级本科生、研究生，以及希望深入理解编程语言底层工作机制的软件工程师、编译器开发者和系统架构师。具备扎实的编程基础和对数据结构、算法有良好理解的读者将能最大化地从本书中获益。本书的实践导向性确保了读者不仅理解“是什么”，更能掌握“如何做”。

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