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出版者:北京大學齣版社

作者:

出品人:

頁數:417

译者:

出版時間:2003-01-01

價格:29.00元

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isbn號碼:9787301012109

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• 形式語言與自動機
• 語法分析
• 語義分析
• 代碼生成
• 目標代碼優化
• 編譯技術
• 計算機科學

好的，這是一份關於一本名為《編譯原理與實踐》的圖書簡介，它側重於現代編譯器設計、優化技術以及特定領域架構下的代碼生成，與您提到的“編譯程序設計原理”的主題有所區彆，旨在提供一個更麵嚮實踐和前沿技術視角的概述。 --- 圖書簡介：《編譯原理與實踐：麵嚮現代處理器與特定領域架構的深度解析》 頁碼： 約 780 頁（不含附錄） 適用讀者： 計算機科學、軟件工程專業高年級本科生、研究生，編譯器開發者，高性能計算（HPC）工程師，以及希望深入理解底層代碼生成和優化的軟件架構師。 --- 核心定位：從理論基石到前沿實踐的橋梁 本書並非對經典編譯原理的簡單重復，而是將編譯理論（如詞法分析、語法分析、中間錶示設計）置於現代硬件架構和軟件生態的復雜背景下進行重新審視和深度剖析。我們聚焦於如何設計齣能夠充分挖掘多核、異構計算資源（如 GPU、FPGA）潛力，並生成高度優化的機器代碼的現代編譯器。全書以LLVM/Clang生態係統作為主要的實踐載體，輔以對傳統編譯技術（如 Dragon Book 中提及的範式）在現代上下文中的應用與局限性的探討。 第一部分：編譯器的現代構建基石 (Foundations of Modern Compilation) 本部分奠定堅實的理論基礎，但所有討論都緊密圍繞如何構建可擴展、可維護的現代編譯器框架展開。 第一章：編譯係統的演進與生態概覽 深入分析從 GCC/GCC 4.x 到 LLVM/Clang 架構的轉變。探討模塊化設計、前端/後端分離的優勢，以及基於庫的編譯係統（如 Bazel, CMake）對編譯流程帶來的影響。重點討論編譯係統中的“一等公民”——中間錶示（IR）的設計哲學，為後續的優化打下基礎。 第二章：抽象語法與語義分析的現代挑戰 迴顧上下文無關文法（CFG）及其解析技術（LALR, LL(k)），但重點轉嚮對復雜語言特性（如 C++ 模闆元編程、Rust 的所有權係統）的正確語義分析。探討類型係統、作用域規則在大型項目中的符號錶管理策略，並介紹使用解析錶達式文法（PEG）處理特定DSL（領域特定語言）的可能性。 第三章：中間錶示（IR）的深度剖析 本章是本書的核心之一。詳細對比靜態單賦值形式（SSA）在 LLVM IR 中的應用及其對數據流分析的優勢。深入探討如何設計麵嚮不同優化階段的 IR 層次：從高級的、麵嚮控製流圖（CFG）的錶示，到低級的、麵嚮寄存器分配的錶示。討論如何將高級語言特性（如異常處理、並發模型）有效地映射到 SSA 形式的 IR 中。 第二部分：代碼優化：深度、廣度與針對性 (Optimization: Depth, Breadth, and Specificity) 本部分全麵覆蓋從機器無關優化到機器相關優化的整個鏈條，特彆關注性能瓶頸的識彆與緩解。 第四章：機器無關優化：數據流與控製流的重塑 深入講解經典優化技術，如常量摺疊、死代碼消除、循環展開、循環不變代碼外提（LICM）。重點在於如何利用 SSA 形式進行高效的迭代數據流分析（如活躍變量分析、到達定義分析）。引入啓發式算法在優化決策中的作用，例如何時展開循環會帶來負麵影響。 第五章：過程間分析與全局優化 (IPO) 討論跨函數調用的分析，包括彆名分析（Alias Analysis）的精度與開銷的權衡。詳細介紹內聯（Inlining）作為關鍵的 IPO 技術，探討啓發式內聯策略、大小預算控製，以及內聯帶來的二次優化機會。 第六章：機器相關優化與代碼生成 從 IR 到目標機器指令集的轉化過程。詳述指令選擇的挑戰，包括模式匹配技術（如 DAG 匹配）。重點深入寄存器分配的理論與實踐，包括圖著色算法（Graph Coloring）在現代處理器寄存器集上的應用與局限。討論棧幀布局和調用約定（Calling Conventions）的生成。 第三部分：麵嚮異構與並行計算的編譯技術 (Compilers for Heterogeneous and Parallel Architectures) 本部分關注 21 世紀計算的痛點——並行化與異構加速，這是傳統編譯理論很少深入探討的前沿領域。 第七章：並行化與自動嚮量化 研究如何檢測代碼中的並行性（如循環依賴分析、數據依賴性）。詳細闡述自動嚮量化的原理，包括 SIMD 指令集（SSE, AVX, NEON）的映射策略。討論編譯器如何處理內存訪問模式，以最大化 SIMD 執行單元的利用率。 第八章：異構計算的編譯模型：OpenMP, CUDA, 與 OpenCL 分析如何將通用 IR 編譯至特定加速器 ISA。重點探討領域特定 IR 的設計，例如如何將通用 IR 轉換為 SPIR-V 或 PTX。討論數據並行模型與任務並行模型的映射策略，以及主機（CPU）與設備（GPU）間的數據遷移優化。 第九章：高性能計算（HPC）中的領域特定優化 探討針對矩陣運算、稀疏數據結構等 HPC 工作負載的特定優化。介紹瓷磚化（Tiling）和分塊（Blocking）技術在提升緩存命中率中的關鍵作用。討論 JIT 編譯和運行時代碼生成在適應動態工作負載中的角色。 第四部分：編譯器驗證、安全與未來趨勢 (Verification, Security, and Future Trends) 第十章：編譯器驗證與調試 討論如何保證編譯器的正確性。介紹增量編譯技術在大型代碼庫中的應用。講解如何設計有效的調試信息（DWARF）生成機製，以及如何利用編譯器內部的 AST/IR 進行運行時性能分析（Profiling）。 第十一章：代碼安全與軟件保護 從編譯器的角度探討代碼混淆、反調試技術在編譯階段的植入。討論地址空間布局隨機化（ASLR）、數據執行保護（DEP）等安全特性是如何通過編譯和鏈接過程實現的。 第十二章：前沿展望：機器學習輔助編譯與自適應優化 展望利用強化學習或監督學習來指導復雜的優化決策（如最優的循環展開因子、最優的指令調度順序）。探討自適應/反饋驅動的編譯，即編譯器在運行時收集反饋信息並重新編譯特定代碼路徑的機製。 --- 本書的獨特價值 本書避免瞭對編譯原理作為一門“理論課程”的孤立講解，而是將其視為構建高性能、可信賴軟件係統的核心工程實踐。通過對 LLVM 基礎設施的深入講解和大量實戰示例（涵蓋 C/C++/Rust 語言特性），讀者將不僅僅理解“為什麼”代碼會這樣被編譯，更重要的是掌握“如何”設計和實現能夠應對現代硬件挑戰的下一代編譯器組件。它為讀者提供瞭一張從高級語言特性到矽片指令的完整藍圖。

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這本書的封麵設計得非常引人注目，色彩搭配既專業又不失現代感，讓人一眼就能感受到它蘊含的深度。初次翻閱時，我就被其中清晰的邏輯結構和詳盡的圖示所吸引。作者在開篇就為讀者勾勒齣瞭一個宏大的圖景，將編譯器設計中那些看似晦澀的概念，通過生動的比喻和循序漸進的講解，變得觸手可及。尤其讓我印象深刻的是，書中對於詞法分析和語法分析的論述，不僅僅停留在理論層麵，而是大量穿插瞭實際案例和僞代碼，讓我在閱讀過程中仿佛置身於一個實際的編譯項目之中。我特彆喜歡它在描述LL(1)和LR(1)解析技術時的那種細膩和耐心，即便是初次接觸這些復雜算法的讀者，也能通過書中的詳盡推導和狀態轉移圖，構建起完整的知識體係。這本書無疑為我打開瞭一扇通往計算機底層奧秘的大門，讓我對程序是如何被機器理解和執行的有瞭全新的認識。

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這本書的排版和印刷質量也值得稱贊，清晰的字體和閤理的行距極大地減輕瞭長時間閱讀帶來的視覺疲勞。更重要的是，這本書在講解一些復雜概念時，總能找到那個“恰到好處”的切入點。例如，在討論後端優化時，它不是簡單羅列各種優化技術，而是從性能瓶頸的實際觀察齣發，倒推齣需要何種優化手段，這種“問題驅動”的講解方式極大地提升瞭我的學習興趣和效率。我感覺自己不是在被動地接收知識，而是在與一位經驗豐富的工程師一同解決實際的編譯難題。書中對錯誤處理機製的描述也十分到位，清晰地闡釋瞭編譯器如何在復雜語法錯誤中保持魯棒性，這在許多同類書籍中往往是被簡化或略過的部分。

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拿到這本書時，我的第一感覺是它的“厚重感”，但這並非指內容晦澀難懂，而是指它在知識體係構建上的紮實和全麵。閱讀體驗上，這本書的文字組織非常有條理，作者似乎非常懂得如何與一個有一定基礎的讀者進行“對話”。它不會把讀者當成完全的新手，但也不會因為讀者有經驗就跳過基礎知識的鞏固。書中對抽象語法樹（AST）的遍曆和語義分析部分的論述尤其精彩，它巧妙地結閤瞭多種數據結構和算法，展示瞭如何將語言的結構語義準確地映射到機器可執行的指令序列中。我尤其欣賞作者在討論麵嚮對象語言編譯特性時所展現齣的前瞻性，這使得這本書的生命力大大延長，即便在技術日新月異的今天，依然保持著極高的參考價值。

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坦白說，我原本對閱讀這樣一本技術專著抱持著敬畏甚至一絲畏懼的心態，擔心其艱深晦澀。然而，這本書以一種近乎藝術般的精準度，將編譯程序的復雜性進行瞭有效的“降維打擊”。它所構建的知識框架非常適閤那些希望係統性地掌握從源語言到目標代碼全過程的讀者。特彆是書中對運行時環境和垃圾迴收機製的探討，深度和廣度都達到瞭一個令人敬佩的高度，它不僅僅是告訴我們“如何做”，更重要的是解釋瞭“為什麼必須這樣做”。這本書的價值在於，它培養的不僅僅是應用編譯技術的工程師，更是能夠理解和設計新型編程語言結構的設計師，其提供的思維工具遠遠超齣瞭編譯領域本身。

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我是在一個偶然的機會下接觸到這本書的，當時我正在為一門高級課程尋找一本權威的參考資料，期望能找到一本既有理論深度又不失工程實踐價值的著作。這本書完全超齣瞭我的預期。它的價值不僅僅在於對經典編譯原理的全麵覆蓋，更在於其對現代編譯技術，比如中間代碼生成和優化策略的深刻洞察。作者似乎對每一個技術點都有著自己的獨到見解，尤其是在描述寄存器分配和代碼重排時，所采用的策略既兼顧瞭性能又考慮瞭實現的復雜度，這對於希望從事係統軟件或高性能計算領域的讀者來說，簡直是如獲至寶。我個人認為，這本書的敘述風格非常嚴謹，幾乎沒有一處是多餘的文字，每一個章節的布局都經過瞭深思熟慮，確保讀者能夠在一個連貫的思考路徑中完成知識的吸收。

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