內容介紹
基本信息
| 書名: | 程序設計語言編譯原理(D3版) |
| 作者: | 陳火旺//劉春林//譚慶平//趙剋佳//劉越 | 開本: | |
| YJ: | 39 | 頁數: | |
| 現價: | 見1;CY =CY部 | 齣版時間 | 2014-12-01 |
| 書號: | 9787118022070 | 印刷時間: | |
| 齣版社: | 國防工業齣版社 | 版次: | |
| 商品類型: | 正版圖書 | 印次: | |
內容提要 作者簡介 精彩導讀 D一章引論
1.1什麼叫編譯程序
使用過現代計算機的人都知道,多數用戶是應用GJ語言來實現他們所需要的計算的。現代計算機係統一般都含有不止一個的GJ語言編譯程序,對有些GJ語言甚至配置瞭幾個不同性能的編譯程序,供用戶按不同需要進行選擇。GJ語言編譯程序是計算機係統軟件Z重要的組成部分之一,也是用戶Z直接關心的工具之一。
在計算機上執行一個GJ語言程序一般要分為兩步:D一步,用一個編譯程序把GJ語言翻譯成機器語言程序;D二步,運行所得的機器語言程序求得計算結果。
通常所說的翻譯程序是指這樣的一個程序,它能夠把某一種語言程序(稱為源語言程序)轉換成另一種語言程序(稱為目標語言程序),而後者與前者在邏輯上是等價的。如果源語言是諸如FORTRAN、Pascal、C、Ada、Smalhalk或Java這樣的“GJ語言”,而目標語言是諸如匯編語言或機器語言之類的“低級語言”,這樣的一個翻譯程序J稱為編譯程序。
GJ語言程序除瞭像上麵所說的先編譯後執行外,有時也可“解釋’’執行。一個源語言的解釋程序是這樣的程序,它以該語言寫的源程序作為輸入,但不産生目標程序,而是邊解釋邊執行源程序本身。本書將不對解釋程序作專門的討論。實際上,許多編譯程序的構造與實現技術同樣適用於解釋程序。
根據不同的用途和側重,編譯程序還可進一步分類。專門用於幫助程序開發和調試的編譯程序稱為診斷編譯程序(DiagDsticCompiler),著重於提高目標代碼效率的編譯程序”4優化編譯程序(0ptiIIlizingCompiler)。現在很多編譯程序同時提供瞭調試、優化等多種功能,用戶可以通過“開關”進行選擇。運行編譯程序的計算機稱宿主機,運行編譯程序所産生目標代碼的計算機稱目標機。如果一個編譯程序産生不同於其宿主機的機器代碼,則稱它為交叉編譯程序(CrossCompiler)。如果不需重寫編譯程序中與機器無關的部分J能改變目標機,則稱該編譯程序為可變目標編譯程序(RetargetableCompile,)。
SJ上D一個編譯程序——FORrⅡ認N編譯程序是20世紀50年代中期研製成功的。D時,人們普遍認為設計和實現編譯程序是一件十分睏難、令人生畏的事情。經過40年的努力,編譯理論與技術得到迅速發展,現在已形成瞭一套比較成熟的、係統化的理論與方法,並且開發齣瞭一些好的編譯程序的實現語言、環境與工具。在此基礎上設計並實現一個編譯程序不再是高不可攀的事情。
本書主要介紹設計和構造編譯程序的基本原理和方法。我們不想羅列太多細節性的材料,著重講一些原理性的東西,但將反映一些ZX的進展。
…… 目錄 D一章 引論 1.1 什麼叫編譯程序 1.2 編譯過程概述 1.3 編譯程序的結構 1.3.1 編譯程序總框 1.3.2 錶格與錶格管理 I.3.3 齣錯處理 1.3.4 遍 1.3.5 編譯前端與後端 1.4 編譯程序與程序設計環境 1.5 編譯程序的生成 D二章 GJ語言及其語法描述 2.1 程序語言的定義 2.1.1 語法 2.1.2 語義 2.2 GJ語言的一般特性 2.2.1 GJ語言的分類 2.2.2 程序結構 2.2.3 數據類型與操作 2.2.4 語句與控製結構 2.3 程序語言的語法描述 2.3.1 上下文無關文法 2.3.2 語法分析樹與二義性 2.3.3 形式語言鳥瞰 練 習 D三章 詞法分析 3.1 對於詞法分析器的要求 3.1.1 詞法分析器的功能和輸齣形式 3.1.2 詞法分析器作為一個D立子程序 3.2 詞法分析器的設計 3.2.1 輸入、預處理 3.2.2 單詞符號的識彆:超前搜索 3.2.3 狀態轉換圖 3.2.4 狀態轉換圖的實現 3.3 正規錶達式與有限自動機 3.3.1 正規式與正規集 3.3.2 確定有限自動機(DFA) 3.3.3 非確定有限自動機(NFA) 3.3.4 正規文法與有限自動機的等價性 3.3.5 正規式與有限自動機的等價性 3.3.6 確定有限自動機的化簡 3.4 詞法分析器的自動産生 3.4.1 語言LEX的一般描述 3.4.2 超前搜索 3.4.3 LEX的實現 練 習 D四章 語法分析——自上而下分析 4.1 語法分析器的功能 4.2 自上而下分析麵臨的問題 4.3 LL(1)分析法 4.3.1 左遞歸的消除 4.3.2 消除迴溯、提左因子 4.3.3 LL(1)分析條件 4.4 遞歸下降分析程序構造 4.5 預測分析程序 4.5.1 預測分析程序工作過程 4.5.2 預測分析錶的構造 4.6 LL(1)分析中的錯誤處理 練 習 D五章 語法分析——自下而上分析 5.1 自下而上分析基本問題 5.1.1 歸約 5.1.2 規範歸約簡述 5.1.3 符號棧的使用與語法樹的錶示 5.2 算符優先分析 5.2.1 算符優先文法及優先錶構造 5.2.2 算符優先分析算法 5.2.3 優先函數 5.2.4 算符優先分析中的齣錯處理 *5.3 LR分析法 5.3.1 LR分析器 5.3.2 LR(0)項目集族和LR(0)分析錶的構造 5.3.3 SLR分析錶的構造 5.3.4 規範LR分析錶的構造 5.3.5 LALR分析錶的構造 5.3.6 二義文法的應用 5.3.7 LR分析中的齣錯處理 5.4 語法分析器的自動産生工具YAcc 練 習 D六章 屬性文法和語法製導翻譯 6.1 屬性文法 6.2 基於屬性文法的處理方法 6.2.1 依賴圖 6.2.2 樹遍曆的屬性計算方法 6.2.3 一遍掃描的處理方法 6.2.4 抽象語法樹 6.3 S一屬性文法的自下而上計算 6.4 L一屬性文法和自1;CY =CY嚮下翻譯 6.4.1 翻譯模式 6.4.2 自1;CY =CY嚮下翻譯 6.4.3 遞歸下降翻譯器的設計 6.5 自下而上計算繼承屬性 6.5.1 從翻譯模式中去掉嵌入在産生式中間的動作一 6.5.2 分析棧中的繼承屬性 6.5.3 模擬繼承屬性的計算 6.5.4 用綜閤屬性代替繼承屬性 練 習 D七章 語義分析和中間代碼産生 7.1 中間語言 7.1.1 後綴式 7.1.2 圖錶示法 7.1.3 三地址代碼 7.2 說明語句 7.2.1 過程中的說明語句 7.2.2 保留作用域信息 7.2.3 記錄中的域名 7.3 賦值語句的翻譯 7.3.1 簡單算術錶達式及賦值語句 7.3.2 數組元素的引用 7.3.3 記錄中域的引用 7.4 布爾錶達式的翻譯 7.4.1 數值錶示法 7.4.2 作為條件控製的布爾式翻譯 7.5 控製語句的翻譯 7.5.1 控製流語句 7.5.2 標號與got語句 7.5.3 CASE語句的翻譯 7.6 過程調用的處理 7.7 類型檢查 7.7.1 類型係統 7.7.2 類型檢查器的規格說明 7.7.3 函數和運算符的重載 7.7.4 多態函數 練 習 D八章 符號錶 8.1 符號錶的組織與作用 8.1.1 符號錶的作用 8.1.2 符號錶的組織方式 8.2 整理與查找 8.2.1 綫性錶 8.2.2 對摺查找與二叉樹 8.2.3 雜湊技術 8.3 名字的作用範圍 8.3.1 FORTRAN的符號錶組織 8.3.2 Pascal的符號錶組織 8.4 符號錶的內容 練 習 D九章 運行時存儲空間組織 9.1 目標程序運行時的活動 9.1.1 過程的活動 9.1.2 參數傳遞 9.2 運行時存儲器的劃分 9.2.1 運行時存儲器的劃分 9.2.2 活動記錄 9.2.3 存儲分配策略 9.3 靜態存儲分配 9.3.1 數據區 *9.3.2 公用語句的處理 *9.3.3 等價語句的處理 *9.3.4 地址分配 9.3.5 臨時變量的地址分配 9.4 簡單的棧式存儲分配 9.4.1 C的活動記錄 9.4.2 C的過程調用、過程進入、數組空間分配和過程返迴 9.5 嵌套過程語言的棧式實現 9.5.1 非局部名字的訪問的實現 9.5.2 參數傳遞的實現 9.6 堆式動態存儲分配 9.6.1 堆式動態存儲分配的實現 9.6.2 隱式存儲迴收 練 習 D十章 優化 10.1 概述 10.2 局部優化 10.2.1 基本塊及流圖 10.2.2 基本塊的DAG錶示及其應用. 10.3 循環優化 10.3.1 代碼外提 10.3.2 強度削弱 10.3.3 刪除歸納變量 *10.4 數據流分析 10.4.1 任意路徑數據流分析 10.4.2 全路徑數據流分析 10.4.3 數據流問題的分類 10.4.4 其它主要的數據流問題 10.4.5 利用數據流信息進行全局優化 練 習 D十一章 目標代碼生成 11.1 基本問題 11.2 目標機器模型 11.3 一個簡單的代碼生成器 11.3.1 待用信息 11.3.2 寄存器描述和地址描述 11.3.3 代碼生成算法 11.4 寄存器分配 11.5 DAG的目標代碼 11.6 窺孔優化 練 習 D十二章 並行編譯基礎 12.1 並行計算機及其編譯係統. 12.1.1 嚮量計算機 12.1.2 共享存儲器多處理機 12.1.3 分布存儲器大規模並行計算機 12.1.4 並行編譯係統的結構 12.2 基本概念 12.2.1 嚮量與嚮量的次序 12.2.2 循環模型與索引空間 12.2.3 輸入與輸齣集閤 12.2.4 語句的執行順序 12.3 依賴關係 12.3.1 依賴關係定義 12.3.2 語句依賴圖 12.3.3 依賴距離、依賴方嚮與依賴層次 12.4 依賴關係問題 12.5 依賴關係測試 12.6 循環的嚮量化與並行化 12.7 循環變換技術 練 習 參考文獻
目錄
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《代碼的秘密:深入解析軟件的誕生與演進》 在這數字浪潮席捲全球的時代,軟件已滲透到我們生活的每一個角落,從掌上的智能手機到驅動宇宙探索的超級計算機,無一不依賴於精妙的代碼。然而,我們與機器交流的語言——程序設計語言,以及它們如何被理解、轉換並最終執行,其背後的奧秘卻鮮為人知。本書《代碼的秘密》便是一扇通往這扇隱秘世界的大門,旨在揭示從人類思維的抽象概念,到機器能夠理解並執行的二進製指令,這漫長而復雜的轉化過程。 本書並非一部枯燥的技術手冊,而是一次引人入勝的探索之旅,帶領讀者跨越抽象思維的鴻溝,觸及程序設計語言的本質,並深入理解構建現代軟件世界的基石。我們從最基礎的問題齣發:什麼是程序設計語言?為什麼需要如此眾多的語言?它們之間存在何種聯係與區彆?我們將看到,語言的設計並非隨意的拼湊,而是凝聚瞭人類對計算本質的深刻理解和對特定應用場景的精巧考量。 第一部分:語言的基因——概念與結構 首先,我們將剖析程序設計語言的“基因圖譜”。這裏,我們不再關注某一種特定的語言語法,而是聚焦於語言設計的普適性原則。我們將深入探討: 抽象的藝術: 如何將現實世界的問題轉化為計算機能夠處理的概念?我們將分析變量、數據類型、控製結構(順序、分支、循環)、函數/過程等核心抽象機製,以及它們如何幫助程序員管理復雜性。這不僅僅是語法規則,更是思維模式的訓練,是如何將模糊的想法轉化為清晰的指令。 錶達的力量: 不同的語言在錶達能力上有著怎樣的差異?我們將研究聲明式與命令式編程範式的區彆,函數式、麵嚮對象、麵嚮過程等不同的編程範式如何影響代碼的組織和解決問題的方式。理解這些範式,有助於我們選擇最適閤任務的工具,並寫齣更具可讀性和維護性的代碼。 類型的奧秘: 數據類型不僅僅是占用的內存空間,更是對數據的語義和操作約束的定義。我們將探討靜態類型與動態類型、強類型與弱類型語言的各自優劣,以及類型係統如何作為一道重要的防綫,在早期發現潛在的錯誤,提升程序的健壯性。 語法的邊界與語義的靈魂: 語法是語言的外在形態,而語義則是其內在含義。我們將區分詞法分析(如標記化)和語法分析(如解析)在理解代碼結構中的作用。更重要的是,我們將探討如何定義和理解語言的語義,無論是靜態語義(如類型檢查)還是動態語義(如代碼執行的含義),這纔是代碼真正發揮作用的關鍵。 第二部分:代碼的轉化——從源到執行 有瞭對語言本質的理解,我們便開始踏上將人類可讀的代碼轉化為機器可執行指令的奇妙旅程。這一過程,正是“編譯”的核心。本書將係統地介紹編譯器的各個階段,並揭示其內部運作的精妙之處: 詞法分析:掃描與識彆: 我們的第一步是讓編譯器“看懂”代碼。詞法分析器如同一個勤奮的掃描儀,將源程序文本分解成有意義的“標記”(tokens),例如關鍵字、標識符、運算符、常量等。我們將學習如何使用有限自動機(finite automata)來精確地識彆這些標記,並理解正則錶達式在定義標記模式中的作用。 語法分析:構建結構: 識彆瞭標記之後,我們需要理解它們是如何組閤成閤法的程序結構的。語法分析器(parser)負責檢查代碼的語法是否符閤語言規則,並通常會構建一個抽象語法樹(Abstract Syntax Tree, AST)。我們將探討不同類型的語法分析技術,如自頂嚮下(遞歸下降)和自底嚮上(移進-歸約)分析,以及它們如何協同工作,將綫性的標記流轉化為層次化的語法結構。 語義分析:賦予意義: 僅有語法結構還不夠,編譯器還需要理解代碼的“意義”。語義分析階段負責進行類型檢查、變量作用域分析、聲明與使用的匹配等。我們將學習如何利用符號錶(symbol table)來跟蹤和管理程序中聲明的各種實體,以及如何通過遍曆抽象語法樹來實現復雜的語義檢查,確保代碼在邏輯上是連貫和閤法的。 中間代碼生成:抽象的橋梁: 為瞭提高編譯器的可移植性和模塊化,許多編譯器會生成一種獨立於具體目標機器的中間錶示。我們將介紹各種中間代碼形式,如三地址碼(three-address code)、棧式代碼等,並理解它們如何簡化後續的優化和代碼生成過程。 代碼優化:讓程序飛起來: 優化是編譯過程中至關重要的一環,它旨在生成更快速、更小巧、更節能的機器代碼。我們將深入瞭解各種經典的優化技術,包括常量摺疊、死代碼消除、循環優化、公共子錶達式消除等。讀者將明白,優化並非魔術,而是基於對程序執行行為的深刻分析和數學推理。 目標代碼生成:最終的轉化: 這是編譯過程的最後階段,將中間代碼轉化為特定目標處理器能夠理解的機器指令。我們將探討寄存器分配、指令選擇等關鍵問題,並理解不同指令集架構(Instruction Set Architecture, ISA)的特點如何影響代碼生成。 第三部分:語言的演進與未來 程序設計語言並非一成不變,它們隨著計算機科學的發展而不斷演進。本書的最後部分將放眼未來,探討: 解釋器 vs. 編譯器: 我們將對比編譯型語言和解釋型語言的執行機製,理解它們在性能、開發效率和跨平颱性方麵的權衡。 語言設計的趨勢: 隨著多核處理器、大規模分布式係統和人工智能的興起,新的編程範式和語言特性不斷湧現。我們將探討並發性、並行性、內存安全、函數式編程的迴歸以及領域特定語言(DSL)的興起等前沿話題。 程序員的視角: 理解編譯原理不僅僅是為瞭成為一名編譯器開發者,更是為瞭成為一名更優秀的程序員。通過深入瞭解代碼是如何被機器理解和執行的,我們將能夠寫齣更高效、更健壯、更易於理解的代碼,從而更好地駕馭日益復雜的軟件開發。 《代碼的秘密》將通過清晰的闡述、豐富的示例和邏輯嚴謹的分析,為讀者揭示程序設計語言和編譯器背後隱藏的深刻智慧。無論您是初學者,還是有經驗的開發者,這本書都將為您提供一個全新的視角,讓您能夠更深入地理解您每天都在使用的工具——程序設計語言,並為您未來的編程之路打下堅實的基礎。這是一次關於理解、轉化與創造的非凡旅程,等待您去探索。