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自制编译器 | 小熊书籍

本文主要介绍 自制编译器 | 小熊书籍,小熊精心挑选的书籍希望对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以购买正版书籍进行阅读和学习。


作者: [日] 青木峰郎
出版社: 人民邮电出版社
出品方: 图灵教育
译者: 严圣逸 / 绝云
出版年: 2016-6
页数: 472
定价: 99.00元
装帧: 平装
丛书: 自制系列
ISBN: 9787115422187

本书将带领读者从头开始制作一门语言的编译器。笔者特意为本书设计了CЬ语言,CЬ可以说是C语言的子集,实现了包括指针运算等在内的C语言的主要部分。本书所实现的编译器就是C Ь语言的编译器, 是实实在在的编译器,而非有诸多限制的玩具。另外,除编译器之外,本书对以编译器为中心的编程语言的运行环境,即编译器、汇编器、链接器、硬件、运行时环境等都有所提及,介绍了程序运行的所有环节。

目 录
第1章 开始制作编译器  1
1.1 本书的概要  2
本书的主题  2
本书制作的编译器   2
编译示例  2
可执行文件  3
编译  4
程序运行环境  6
1.2 编译过程  8
编译的4 个阶段  8
语法分析  8
语义分析  9
生成中间代码  9
代码生成  10
优化  10
总结  10
1.3 使用CЬ编译器进行编译  11
CЬ编译器的必要环境  11
安装CЬ编译器  11
CЬ的Hello, World!  12
第2章 CЬ和cbc  13
2.1 CЬ语言的概要  14
CЬ的Hello, World !  14
CЬ中删减的功能   14
import 关键字  15
导入文件的规范  16
2.2 CЬ编译器cbc 的构成  17
cbc 的代码树  17
cbc 的包  18
compiler 包中的类群  18
main 函数的实现   19
commandMain 函数的实现  19
Java5 泛型  20
build 函数的实现   20
Java 5 的foreach 语句  21
compile 函数的实现  21
第1部分 代码分析
第3章 语法分析的概要  24
3.1 语法分析的方法  25
代码分析中的问题点  25
代码分析的一般规律  25
词法分析、语法分析、语义分析  25
扫描器的动作  26
单词的种类和语义值  27
token  28
抽象语法树和节点  29
3.2 解析器生成器  30
什么是解析器生成器  30
解析器生成器的种类  30
解析器生成器的选择  31
3.3 JavaCC 的概要  33
什么是JavaCC  33
语法描述文件  33
语法描述文件的例子  34
运行JavaCC  35
启动JavaCC 所生成的解析器  36
中文的处理  37
第4章 词法分析  39
4.1 基于JavaCC 的扫描器的描述  40
本章的目的  40
JavaCC 的正则表达式  40
固定字符串  41
连接  41
字符组  41
排除型字符组  41
重复1 次或多次  42
重复0 次或多次  42
重复n 次到m 次   42
正好重复n 次  43
可以省略  43
选择  43
4.2 扫描没有结构的单词  44
TOKEN 命令  44
扫描标识符和保留字  44
选择匹配规则  45
扫描数值  46
4.3 扫描不生成token 的单词  48
SKIP 命令和SPECIAL_TOKEN 命令  48
跳过空白符  48
跳过行注释  49
4.4 扫描具有结构的单词  50
最长匹配原则和它的问题  50
基于状态迁移的扫描  50
MORE 命令  51
跳过块注释  52
扫描字符串字面量  53
扫描字符字面量  53
第5章 基于JavaCC 的解析器的描述  55
5.1 基于EBNF 语法的描述  56
本章的目的  56
基于JavaCC 的语法描述  56
终端符和非终端符  57
JavaCC 的EBNF 表示法  58
连接  58
重复0 次或多次  59
重复1 次或多次  59
选择  60
可以省略  60
5.2 语法的二义性和token 的超前扫描  61
语法的二义性  61
JavaCC 的局限性  62
提取左侧共通部分  63
token 的超前扫描  63
可以省略的规则和冲突  64
重复和冲突  65
更灵活的超前扫描  66
超前扫描的相关注意事项  66
第6章 语法分析  68
6.1 定义的分析  69
表示程序整体的符号  69
语法的单位  69
import 声明的语法  70
各类定义的语法  71
变量定义的语法  72
函数定义的语法  73
结构体定义和联合体定义的语法  74
结构体成员和联合体成员的语法  75
typedef 语句的语法  76
类型的语法  76
C 语言和CЬ在变量定义上的区别  77
基本类型的语法  77
6.2 语句的分析  79
语句的语法  79
if 语句的语法  80
省略if 语句和大括号  80
while 语句的语法  81
for 语句的语法  81
各类跳转语句的语法  82
6.3 表达式的分析  83
表达式的整体结构  83
expr 的规则  83
条件表达式  84
二元运算符  85
6.4 项的分析  88
项的规则  88
前置运算符的规则  88
后置运算符的规则  89
字面量的规则  89
第2部分 抽象语法树和中间代码
第7章 JavaCC 的action 和抽象语法树  92
7.1 JavaCC 的action  93
本章的目的  93
简单的action  93
执行action 的时间点  93
返回语义值的action  95
获取终端符号的语义值  95
Token 类的属性  96
获取非终端符号的语义值  98
语法树的结构  99
选择和action  99
重复和action  100
本节总结  102
7.2 抽象语法树和节点  103
Node 类群  103
Node 类的定义  105
抽象语法树的表示  105
基于节点表示表达式的例子  107
第8章 抽象语法树的生成  110
8.1 表达式的抽象语法树  111
字面量的抽象语法树  111
类型的表示  112
为什么需要TypeRef 类  113
一元运算的抽象语法树  114
二元运算的抽象语法树  116
条件表达式的抽象语法树  117
赋值表达式的抽象语法树  118
8.2 语句的抽象语法树  121
if 语句的抽象语法树  121
while 语句的抽象语法树  122
程序块的抽象语法树  123
8.3 声明的抽象语法树  125
变量声明列表的抽象语法树  125
函数定义的抽象语法树  126
表示声明列表的抽象语法树  127
表示程序整体的抽象语法树  128
外部符号的import  128
总结  129
8.4 cbc 的解析器的启动  132
Parser 对象的生成  132
文件的解析  133
解析器的启动  134
第9章 语义分析(1)引用的消解  135
9.1 语义分析的概要  136
本章目的  136
抽象语法树的遍历  137
不使用Visitor 模式的抽象语法树的处理  137
基于Visitor 模式的抽象语法树的处理  138
Vistor 模式的一般化  140
cbc 中Visitor 模式的实现  141
语义分析相关的cbc 的类  142
9.2 变量引用的消解  144
问题概要  144
实现的概要  144
Scope 树的结构  145
LocalResolver 类的属性  146
LocalResolver 类的启动  146
变量定义的添加  147
函数定义的处理  148
pushScope 方法  149
currentScope 方法  149
popScope 方法  150
添加临时作用域  150
建立VariableNode 和变量定义的关联  151
从作用域树取得变量定义  151
9.3 类型名称的消解  153
问题概要  153
实现的概要  153
TypeResolver 类的属性  153
TypeResolver 类的启动  154
类型的声明  154
类型和抽象语法树的遍历  155
变量定义的类型消解  156
函数定义的类型消解  157
第10章 语义分析(2)静态类型检查  159
10.1 类型定义的检查  160
问题概要  160
实现的概要  161
检测有向图中的闭环的算法  162
结构体、联合体的循环定义检查  163
10.2 表达式的有效性检查  165
问题概要  165
实现的概要  165
DereferenceChecker 类的启动  166
SemanticError 异常的捕获  167
非指针类型取值操作的检查  167
获取非左值表达式地址的检查  168
隐式的指针生成  169
10.3 静态类型检查  170
问题概要  170
实现的概要  170
CЬ中操作数的类型  171
隐式类型转换  172
TyperChecker 类的启动  173
二元运算符的类型检查  174
隐式类型转换的实现  175
第11章 中间代码的转换  178
11.1 cbc 的中间代码  179
组成中间代码的类  180
中间代码节点类的属性  181
中间代码的运算符和类型  182
各类中间代码  183
中间代码的意义  184
11.2 IRGenerator 类的概要  185
抽象语法树的遍历和返回值  185
IRGenerator 类的启动  185
函数本体的转换  186
作为语句的表达式的判别  187
11.3 流程控制语句的转换  189
if 语句的转换(1)概要  189
if 语句的转换(2)没有else 部分的情况  190
if 语句的转换(3)存在else 部分的情况  191
while 语句的转换  191
break 语句的转换(1)问题的定义  192
break 语句的转换(2)实现的方针  193
break 语句的转换(3)实现  194
11.4 没有副作用的表达式的转换  196
UnaryOpNode 对象的转换  196
BinaryOpNode 对象的转换  197
指针加减运算的转换  198
11.5 左值的转换  200
左边和右边  200
左值和右值  200
cbc 中左值的表现  201
结构体成员的偏移  202
成员引用(expr.memb)的转换  203
左值转换的例外:数组和函数  204
成员引用的表达式(ptr->memb)的转换  205
11.6 存在副作用的表达式的转换  206
表达式的副作用  206
有副作用的表达式的转换方针  206
简单赋值表达式的转换(1)语句  207
临时变量的引入  208
简单赋值表达式的转换(2)表达式  209
后置自增的转换  210
第3部分 汇编代码
第12章 x86 架构的概要  214
12.1 计算机的系统结构  215
CPU 和存储器  215
寄存器  215
地址  216
物理地址和虚拟地址  216
各类设备  217
缓存  218
12.2 x86 系列CPU 的历史  220
x86 系列CPU  220
32 位CPU  220
指令集  221
IA-32 的变迁  222
IA-32 的64 位扩展——AMD64  222
12.3 IA-32 的概要  224
IA-32 的寄存器  224
通用寄存器  225
机器栈  226
机器栈的操作  227
机器栈的用途  227
栈帧  228
指令指针  229
标志寄存器  229
12.4 数据的表现形式和格式  231
无符号整数的表现形式  231
有符号整数的表现形式  231
负整数的表现形式和二进制补码  232
字节序  233
对齐  233
结构体的表现形式  234
第13章 x86 汇编器编程  236
13.1 基于GNU 汇编器的编程  237
GNU 汇编器  237
汇编语言的Hello, World!  237
基于GNU 汇编器的汇编代码  238
13.2 GNU 汇编器的语法  240
汇编版的Hello, World!  240
指令  241
汇编伪操作  241
标签  241
注释  242
助记符后缀  242
各种各样的操作数  243
间接内存引用  244
x86 指令集的概要  245
13.3 传输指令  246
mov 指令  246
push 指令和pop 指令  247
lea 指令  248
movsx 指令和movzx 指令  249
符号扩展和零扩展  250
13.4 算术运算指令  251
add 指令  251
进位标志  252
sub 指令  252
imul 指令  252
idiv 指令和div 指令  253
inc 指令  254
dec 指令  255
neg 指令  255
13.5 位运算指令  256
and 指令  256
or 指令  257
xor 指令  257
not 指令  257
sal 指令  258
sar 指令  258
shr 指令  259
13.6 流程的控制  260
jmp 指令  260
条件跳转指令(jz、jnz、je、jne、……)  261
cmp 指令  262
test 指令  263
标志位获取指令(SETcc)  263
call 指令  264
ret 指令  265
第14章 函数和变量  266
14.1 程序调用约定  267
什么是程序调用约定  267
Linux/x86 下的程序调用约定  267
14.2 Linux/x86 下的函数调用  269
到函数调用完成为止  269
到函数开始执行为止  270
到返回原处理流程为止  271
到清理操作完成为止  271
函数调用总结  272
14.3 Linux/x86 下函数调用的细节  274
寄存器的保存和复原  274
caller-save 寄存器和callee-save 寄存器  274
caller-save 寄存器和callee-save 寄存器的灵活应用  275
大数值和浮点数的返回方法  276
其他平台的程序调用约定  277
第15章 编译表达式和语句  278
15.1 确认编译结果  279
利用cbc 进行确认的方法  279
利用gcc 进行确认的方法  280
15.2 x86 汇编的对象与DSL  282
表示汇编的类  282
表示汇编对象  283
15.3 cbc 的x86 汇编DSL  285
利用DSL 生成汇编对象  285
表示寄存器  286
表示立即数和内存引用  287
表示指令  287
表示汇编伪操作、标签和注释  288
15.4 CodeGenerator 类的概要  290
CodeGenerator 类的字段  290
CodeGenerator 类的处理概述  290
实现compileStmts 方法  291
cbc 的编译策略   292
15.5 编译单纯的表达式  294
编译Int 节点  294
编译Str 节点  294
编译Uni 节点(1) 按位取反  295
编译Uni 节点(2) 逻辑非  297
15.6 编译二元运算  298
编译Bin 节点  298
实现compileBinaryOp 方法  299
实现除法和余数  300
实现比较运算  300
15.7 引用变量和赋值  301
编译Var 节点  301
编译Addr 节点  302
编译Mem 节点   303
编译Assign 节点  303
15.8 编译jump 语句  305
编译LabelStmt 节点  305
编译Jump 节点  305
编译CJump 节点  305
编译Call 节点  306
编译Return 节点  307
第16章 分配栈帧  308
16.1 操作栈  309
cbc 中的栈帧  309
栈指针操作原则  310
函数体编译顺序  310
16.2 参数和局部变量的内存分配  312
本节概述  312
参数的内存分配  312
局部变量的内存分配:原则  313
局部变量的内存分配  314
处理作用域内的局部变量  315
对齐的计算  316
子作用域变量的内存分配  316
16.3 利用虚拟栈分配临时变量  318
虚拟栈的作用  318
虚拟栈的接口  319
虚拟栈的结构  319
virtualPush 方法的实现  320
VirtualStack#extend 方法的实现  320
VirtualStack#top 方法的实现  321
virtualPop 方法的实现  321
VirtualStack#rewind 方法的实现  321
虚拟栈的运作  322
16.4 调整栈访问的偏移量  323
本节概要  323
StackFrameInfo 类  323
计算正在使用的callee-save 寄存器  324
计算临时变量区域的大小  325
调整局部变量的偏移量  325
调整临时变量的偏移量  326
16.5 生成函数序言和尾声  327
本节概要  327
生成函数序言  327
生成函数尾声  328
16.6 alloca 函数的实现  330
什么是alloca 函数  330
实现原则  330
alloca 函数的影响  331
alloca 函数的实现  331
第17章 优化的方法 333
17.1 什么是优化  334
各种各样的优化  334
优化的案例  334
常量折叠  334
代数简化  335
降低运算强度  335
削除共同子表达式  335
消除无效语句  336
函数内联  336
17.2 优化的分类  337
基于方法的优化分类  337
基于作用范围的优化分类  337
基于作用阶段的优化分类  338
17.3 cbc 中的优化  339
cbc 中的优化原则  339
cbc 中实现的优化  339
cbc 中优化的实现  339
17.4 更深层的优化  341
基于模式匹配选择指令  341
分配寄存器  342
控制流分析  342
大规模的数据流分析和SSA 形式  342
总结  343
第4部分 链接和加载
第18章 生成目标文件 346
18.1 ELF 文件的结构  347
ELF 的目的  347
ELF 的节和段  348
目标文件的主要ELF 节  348
使用readelf 命令输出节头  349
使用readelf 命令输出程序头  350
使用readelf 命令输出符号表  351
readelf 命令的选项  351
什么是DWARF 格式  352
18.2 全局变量及其在ELF 文件中的表示  354
分配给任意ELF 节  354
分配给通用ELF 节  354
分配.bss 节  355
通用符号  355
记录全局变量对应的符号  357
记录符号的附加信息  357
记录通用符号的附加信息  358
总结  358
18.3 编译全局变量  360
generate 方法的实现  360
generateAssemblyCode 方法的实现  360
编译全局变量  361
编译立即数  362
编译通用符号  363
编译字符串字面量  364
生成函数头  365
计算函数的代码大小  366
总结  366
18.4 生成目标文件  367
as 命令调用的概要  367
引用GNUAssembler 类  367
调用as 命令  367
第19章 链接和库  369
19.1 链接的概要  370
链接的执行示例  370
gcc 和GNU ld  371
链接器处理的文件  372
常用库  374
链接器的输入和输出  374
19.2 什么是链接  375
链接时进行的处理  375
合并节  375
重定位  376
符号消解  377
19.3 动态链接和静态链接  379
两种链接方法  379
动态链接的优点  379
动态链接的缺点  380
动态链接示例  380
静态链接示例  381
库的检索规则  381
19.4 生成库  383
生成静态库  383
Linux 中共享库的管理  383
生成共享库  384
链接生成的共享库  385
第20章 加载程序  387
20.1 加载ELF 段  388
利用mmap 系统调用进行文件映射  388
进程的内存镜像  389
内存空间的属性  390
ELF 段对应的内存空间  390
和ELF 文件不对应的内存空间  392
ELF 文件加载的实现  393
20.2 动态链接过程  395
动态链接加载器  395
程序从启动到终止的过程  395
启动ld.so  396
系统内核传递的信息  397
AUX 矢量  397
读入共享库  398
符号消解和重定位  399
运行初始化代码  400
执行主程序  401
执行终止处理  402
ld.so 解析的环境变量  402
20.3 动态加载  404
所谓动态加载  404
Linux 下的动态加载  404
动态加载的架构  405
20.4 GNU ld 的链接  406
用于cbc 的ld 选项的结构  406
C 运行时  407
生成可执行文件  408
生成共享库  408
第21章 生成地址无关代码  410
21.1 地址无关代码  411
什么是地址无关代码  411
全局偏移表(GOT)  412
获取GOT 地址  412
使用GOT 地址访问全局变量  413
访问使用GOT 地址的文件内部的全局变量  414
过程链接表(PLT)  414
调用PLT 入口  416
地址无关的可执行文件:PIE  416
21.2 全局变量引用的实现  418
获取GOT 地址  418
PICThunk 函数的实现  418
删除重复函数并设置不可见属性  419
加载GOT 地址  420
locateSymbols 函数的实现  421
全局变量的引用  421
访问全局变量:地址无关代码的情况下   422
函数的符号  423
字符串常量的引用  424
21.3 链接器调用的实现  425
生成可执行文件  425
generateSharedLibrary 方法  426
21.4 从程序解析到执行  428
build 和加载的过程  428
词法分析  429
语法分析  429
生成中间代码  430
生成代码  431
汇编  432
生成共享库  432
生成可执行文件  433
加载  433
第22章 扩展阅读  434
22.1 参考书推荐  435
编译器相关  435
语法分析相关  435
汇编语言相关  436
22.2 链接、加载相关  437
22.3 各种编程语言的功能  438
异常封装相关的图书  438
垃圾回收  438
垃圾回收相关的图书  439
面向对象编程语言的实现  439
函数式语言  440
附  录  441
A.1 参考文献  442
A.2 在线资料  444
A.3 源代码  445
以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持小熊分享邦(www.xxfxb.com),支持正版书籍,谢谢。

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