編譯原理及實踐：ARM架構處理器視角
陳果、全哲、楊金民
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商品描述
本書全面系統地介紹了編譯器設計與實現的核心原理與方法，旨在為讀者提供一個易於理解且實用的編譯器構建指南。全書涵蓋了編譯過程的各個關鍵階段，包括詞法分析、語法分析、語義分析、代碼生成及代碼優化等內容。通過采用通俗易懂的語言，逐步引導讀者深入理解復雜的編譯原理，每一章節都配有詳盡的解釋和實例，幫助讀者在實踐中鞏固所學知識。特別值得一提的是，本書可能是**融合了飛騰處理器的架構特點編寫的該領域教材，其中設計了針對飛騰處理器的目標代碼生成與優化案例分析，使讀者能夠理解如何根據實際硬件平臺進行編譯器優化，從而提高代碼執行效率。此外，書中配備了豐富的代碼示例，從簡單的詞法分析器到復雜的目標代碼生成器，助力讀者在動手實踐中加深理解。本書適合計算機科學與技術、軟件工程等相關專業的本科生、研究生以及對編譯器設計與實現感興趣的工程師和開發者。無論是作為高校編譯原理課程的教材，還是作為自學編譯器設計的參考書，本書都將為讀者提供系統而深入的指導，幫助他們掌握編譯器構建的關鍵技術與實踐方法。憑借其清晰的結構、實用的案例以及對飛騰處理器的深入融合，本書成為編譯器設計領域的一部重要教材，通過本書的學習，讀者將能夠從理論到實踐全面掌握編譯器的各個組成部分，具備設計與實現高效編譯器的能力。
目錄大綱
目錄
第1章概論1
1.1編譯器是什麼1
1.2編譯器結構概覽2
1.2.1英譯中的基本流程: 一個人類語言翻譯的案例3
1.2.2編譯器的基本結構3
1.3主流編譯器與發展趨勢7
1.3.1當前主流的編譯器產品7
1.3.2編譯器未來發展趨勢8
第2章詞法分析10
2.1詞法分析概述10
2.1.1詞法分析在編譯中的位置10
2.1.2詞法分析器的主要任務10
2.1.3構造詞法分析器12
2.2正則表達式15
2.2.1正則表達式的定義15
2.2.2C語言詞法的正則描述18
2.3有限自動機19
2.4正則表達式和有限狀態自動機的轉換21
2.4.1正則表達式轉NFA——Thompson算法21
2.4.2NFA轉DFA——子集構造算法25
2.4.3DFA的最小化——Hopcroft算法27
2.4.4構造DFA驅動代碼31
2.4.5在文本搜索中的應用示例33
2.5代碼實現示例34
2.6本章小結36
第3章語法分析37
3.1語法分析簡介37
3.1.1語法分析在編譯中的位置38
3.1.2語法分析的任務38
3.2上下文無關文法40
3.2.1上下文無關文法的定義41
3.2.2上下文無關文法的推導過程42
3.3自頂向下分析43
3.3.1遞歸下降分析44
3.3.2LL(1)分析算法50
3.3.3LL(1)分析沖突處理75
3.4自底向上分析78
3.4.1自底向上分析的基本思想78
3.4.2自底向上推導(LR)的步驟79
3.4.3基於LR分析表的自底向上推導83
3.4.4LR(0)分析算法86
3.4.5SLR分析算法90
3.4.6LR(1)分析算法93
3.4.7LALR(1)分析算法98
3.4.8對二義性文法的處理99
3.4.9語法分析器生成工具Yacc100
3.5語法分析器偽代碼實現101
3.6本章小結104
第4章語法制導翻譯與語法樹的生成105
4.1語法制導翻譯概述105
4.1.1語法制導翻譯的含義105
4.1.2語法制導翻譯的直觀體驗106
4.1.3語法制導翻譯的基本思想108
4.1.4語法制導翻譯的具體實現110
4.2利用語法制導翻譯生成語法樹113
4.2.1語法樹的定義113
4.2.2如何構建語法樹114
4.2.3更精細化的設計117
4.3語法制導翻譯的理論基礎118
4.3.1語法制導定義119
4.3.2語法分析和SDD120
4.4本章小結125
第5章語義分析126
5.1語義分析概述126
5.2程序語言的語義規則解析與應用129
5.2.1采用遍歷語法樹的方式進行語義分析129
5.2.2采用語法制導翻譯進行語義分析131
5.3符號表133
5.4本章小結136
第6章簡單代碼生成138
6.1代碼生成概述138
6.1.1給源程序的數據分配存儲資源139
6.1.2給源程序的代碼選擇合適的機器指令140
6.2棧式計算機及其代碼生成142
6.3寄存器計算機及其代碼生成145
6.4本章小結148
第7章中間表示及其優化151
7.1中間表示概述152
7.2常見的中間表示方式154
7.2.1三地址碼154
7.2.2控制流圖166
7.2.3靜態單賦值形式170
7.3中間表示優化概述173
7.4典型程序分析方法173
7.4.1到達定義分析174
7.4.2活性分析179
7.5基於中間表示的優化方法183
7.5.1常量折疊與常量傳播183
7.5.2代數化簡185
7.5.3拷貝傳播187
7.5.4不可達代碼刪除188
7.5.5死代碼刪除189
7.5.6循環優化190
7.6代碼實現示例194
7.6.1到達定義分析194
7.6.2活性分析196
7.6.3常量折疊與常量傳播198
7.6.4不可達代碼刪除和死代碼刪除200
7.6.5循環展開與循環不變式移出202
7.7本章小結203
第8章目標代碼生成及其優化（以ARM為例）206
8.1概述206
8.2目標機器架構介紹207
8.2.1寄存器208
8.2.2指令集209
8.2.3流水線設計210
8.2.4內存布局211
8.2.5內存一致性模型212
8.3運行時內存布局213
8.3.1靜態存儲分配214
8.3.2非嵌套過程語言的動態存儲分配215
8.3.3嵌套過程語言的動態存儲分配216
8.4指令選擇221
8.5指令調度227
8.6寄存器分配231
8.7基於三種典型處理器微架構的特殊優化238
8.7.1ARM CortexA57239
8.7.2華為TaiShan V110239
8.7.3飛騰處理器242
8.8代碼實現示例243
8.8.1指令選擇243
8.8.2指令調度245
8.8.3寄存器分配249
8.9本章小結253
第9章AI與編譯器技術的雙向賦能254
9.1AI編譯器概述254
9.1.1傳統編譯器的局限性254
9.1.2AI編譯器的定義與核心特征255
9.1.3AI編譯器的理論基礎256
9.1.4AI編譯器的分類與架構256
9.1.5AI編譯器面臨的技術挑戰257
9.1.6AI編譯器對計算生態的影響258
9.2AI驅動的編譯器技術創新259
9.2.1基於機器學習的代碼優化259
9.2.2自動並行化與異構硬件適配260
9.2.3程序合成與自然語言接口260
9.2.4智能化錯誤診斷與修復261
9.2.5自適應編譯與能效優化261
9.2.6跨平臺編譯與多語言支持261
9.2.7調試與性能分析自動化262
9.2.8從大規模代碼庫中學習262
9.2.9自然語言驅動的編譯器交互262
9.2.10計算圖優化與自動微分263
9.2.11技術總結與未來方向263
9.3面向AI計算的編譯器技術263
9.3.1計算圖優化技術263
9.3.2硬件適配與自動代碼生成264
9.3.3自動微分與梯度優化264
9.3.4分布式訓練與並行優化265
9.3.5內存管理與能效優化265
9.3.6動態圖與靜態圖協同編譯266
9.3.7端到端編譯流水線266
9.3.8技術總結與未來方向266
9.4本章小結266
附錄A基於鯤鵬平臺的小型編譯器實驗指南268
實驗1鯤鵬開發板openEuler環境配置268
實驗2詞法分析器實現269
實驗3語法分析器實現269
實驗4熟悉LLVM IR、LightIR以及訪問者模式269
實驗5使用LightIR自動生成LLVM IR270
實驗6Pass開發270
實驗7華為: 內存布局優化以及反饋優化271
實驗8華為: 流水線優化以及浮點精度調優272
附錄B基於飛騰平臺的並行優化實驗指南273
實驗1並行優化基礎實驗273
實驗2並行優化進階實驗274
