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自己动手构造编译系统:编译、汇编与链接.范志东(带详细书签).pdf

全书一共分为五个部分,以编译系统的工作流程为主线,描述每个功能模块的实现机制,包含大量实现代码。第一部分:简介。从程序设计开始,追溯代码背后的细节,引出编译系统的概念。按照编译系统的工作流程,介绍本书编译系统的设计和结构。第二部分:编译程序。按照编译器的工作流程,分别描述词法分析、语法分析、语义处理、符号表、代码生成和中间代码优化的内容,并结合代码详细阐述每个功能模块的实现机制和原理。第三部分:二进制描述,该部分是深入计算机底层的必须知识。通过对x86指令格式和可执行文件格式的介绍,可以让读者明白高级语言代码的最终形态。第四部分:汇编程序,汇编器与编译器的实现有相似性,但是该部分内容除了描述汇编器的基本结构外,还着重介绍了如何提取汇编语言内描述的符号信息,并生成可重定位目标文件。第五部分:链接程序,作为编译系统的最后一个功能部件,链接器的工作关系着高级语言代码的正确执行。这部分会按照链接器的基本流程——地址空间分配、符号解析、符号重定位详细阐述链接器的实现细节。 爱因斯坦曾说过:“好奇心是科学工作者产生无穷的毅力和耐心的源泉。” 对于实现一个编译系统来说,打通编译、汇编和链接的全部流程确非易事。然而,当我满怀新奇地将问题抽丝剥茧,最终触及本质的那一 刻,才体会到所有的坚持和努力都是值得的。那些抱着和我当初一样好奇心的人,想必也是为了解开心中长埋的疑惑而翻开此书的吧。从对程序语言在计算机上如何运行的不解,到看到自己设计的程序语言执行出正确结果的兴奋,也许只有好奇心才能驱使我们在这条看似枯燥的探索道路上一步一个脚印地走下去。最后套用一句名言:“Stay curious, Stay patient.”希望看到本书的人,能找到心中一直想要的答案。 ——范志东 本书介绍编译器设计与实现中的理论和技术,对构造编译器的基本知识与关键技术进行了全新的讲解,受众主要是计算机相关专业的本科生和研究生,以及需要相关知识的程序员,也可以作为教师的参考书。这是近年来在该领域比较全面的一本专业书籍。 —— 葛永文 科锐安网络公司全球副总裁兼大中国区总裁 本书最大的亮点是它具有很强的应用性和可读性。作者不是从复杂深奥的计算机编译理论入手,而是在各个章节中使用有代表性的程序模块作为范例,将它们放入编译系统中运行以描述它们的编译过程,然后对代码和结果给出详细的诠释。 这就像对编译过程进行细致解剖一样。我相信本书会大大降低编译系统理解的门槛,提高读者对编译系统的兴趣。 —— 梁红卫 南京大学少年班本科 中科院自动化所硕士 佐治亚理工学院PHD 定居美国,现就职于Maxim 集成芯片公司 本书知识量很大,作者叙述清晰。基于作者完整实现编译系统的第一手经验和体会,本书集合了所有的主要步骤,对编译原理课堂项目的选题、编程具有非常好的借鉴作用。完整的可运行示例代码使得专注于编译系统的一个特定模块的课堂项目实践更加真实。本书将有力地促进编译原理的实践教学。 —— Jian Cheng (程坚) CEO, Analytic Measures Inc., Palo Alto, California, USA 正如作者在前言中所言,这本书既能帮助读者在学习编译原理时通过阅读分析这些代码从而加深理解,也能让有兴趣的读者在此基础上进一步进行实践。即便对普通的计算机编程人员而言,通过本书也能了解到不同方面的东西。就我个人而言,虽然熟知优化过程中的那些概念,但第一次看到了那些方法的具体实现仍让我很高兴。尤其是寄存器分配一节,让我更加理解了程序的局部性原则。总之,这是一本值得拥有的好书。 —— 王晓云 前Nokia高级软件架构师 范志东 就职于腾讯数据平台部,负责腾讯大数据平台的产品化,涉及自动化部署、应用调度、交互分析、集群监控、性能调优等,对开源工具Ambari、Hadoop、Spark等有深入的了解。在校期间屡次获得国家奖学金和励志奖学金。独立开发了基于Intel x86指令集的自定义类C语言的编译系统,包括编译器、汇编器与链接器的实现,对计算机程序的加载和运行原理有深刻的认识。深入分析过Linux内核关于CPU功耗方面的代码。爱好广泛,对编程语言、操作系统、编译系统、计算机安全、分布式系统有着浓厚的兴趣。闲暇时会在技术博客上分享自己的学习心得,期望通过互联网把获得知识的快乐心情传递出去。参与了“十一五”校级立项正式出版教材《计算机操作系统原理》以及全国自学考试教材《计算机应用技术》编写的相关工作。 张琼声 湖北省松滋县人,中国石油大学(华东)计算机与通信工程学院副教授,硕士生导师。主讲课程:《操作系统》《操作系统课程实习》和《嵌入式操作系统》。主持的《计算机操作系统》课程被评为校级精品课,先后获得中国石油大学优秀教学研究成果一、二、三等奖各一项;曾获评中国石油大学优秀教师、山东省优秀学士论文指导教师;主持或参与科研、教研项目十四项。专业及研究兴趣为系统软件开发技术,包括:操作系统、编译系统、计算机系统安全性。发表科研、教学论文二十余篇。参与翻译《深入理解Linux内核》第3版,编著“十一五”校级立项正式出版教材《计算机操作系统原理》、主编全国自学考试教材《计算机应用技术》。 第1章 代码背后 1 1.1 从编程聊起 1 1.2 历史渊源 2 1.3 GCC的工作流程 3 1.3.1 预编译 4 1.3.2 编译 5 1.3.3 汇编 6 1.3.4 链接 7 1.4 设计自己的编译系统 8 1.5 本章小结 9 第2章 编译系统设计 11 2.1 编译程序的设计 11 2.1.1 词法分析 12 2.1.2 语法分析 13 2.1.3 符号表管理 14 2.1.4 语义分析 15 2.1.5 代码生成 16 2.1.6 编译优化 16 2.2 x86指令格式 18 2.3 ELF文件格式 19 2.4 汇编程序的设计 21 2.4.1 汇编词法、语法分析 22 2.4.2 表信息生成 23 2.4.3 指令生成 24 2.5 链接程序的设计 25 2.5.1 地址空间分配 25 2.5.2 符号解析 26 2.5.3 重定位 27 2.6 本章小结 27 第3章 编译器构造 29 3.1 词法分析 29 3.1.1 扫描器 30 3.1.2 词法记号 32 3.1.3 有限自动机 36 3.1.4 解析器 40 3.1.5 错误处理 53 3.2 语法分析 55 3.2.1 文法定义 55 3.2.2 递归下降子程序 65 3.2.3 错误处理 70 3.3 符号表管理 74 3.3.1 符号表数据结构 75 3.3.2 作用域管理 78 3.3.3 变量管理 82 3.3.4 函数管理 88 3.4 语义分析 93 3.4.1 声明与定义语义检查 93 3.4.2 表达式语义检查 95 3.4.3 语句语义检查 97 3.4.4 错误处理 98 3.5 代码生成 101 3.5.1 中间代码设计 102 3.5.2 程序运行时存储 105 3.5.3 函数定义与return语句翻译 108 3.5.4 表达式翻译 110 3.5.5 复合语句与break、continue语句翻译 120 3.5.6 目标代码生成 132 3.5.7 数据段生成 141 3.6 本章小结 145 第4章 编译优化 147 4.1 数据流分析 149 4.1.1 流图 149 4.1.2 数据流分析框架 152 4.2 中间代码优化 155 4.2.1 常量传播 155 4.2.2 复写传播 167 4.2.3 死代码消除 172 4.3 寄存器分配 177 4.3.1 图着色算法 177 4.3.2 变量栈帧偏移计算 182 4.4 窥孔优化 187 4.5 本章小结 190 第5章 二进制表示 191 5.1 x86指令 191 5.1.1 指令前缀 192 5.1.2 操作码 194 5.1.3 ModR/M字段 196 5.1.4 SIB字段 198 5.1.5 偏移 201 5.1.6 立即数 201 5.1.7 AT&T汇编格式 202 5.2 ELF文件 204 5.2.1 文件头 205 5.2.2 段表 207 5.2.3 程序头表 209 5.2.4 符号表 213 5.2.5 重定位表 214 5.2.6 串表 215 5.3 本章小结 217 第6章 汇编器构造 219 6.1 词法分析 220 6.1.1 词法记号 220 6.1.2 有限自动机 222 6.2 语法分析 223 6.2.1 汇编语言程序 223 6.2.2 数据定义 225 6.2.3 指令 226 6.3 符号表管理 227 6.3.1 数据结构 228 6.3.2 符号管理 230 6.4 表信息生成 234 6.4.1 段表信息 235 6.4.2 符号表信息 238 6.4.3 重定位表信息 239 6.5 指令生成 246 6.5.1 双操作数指令 247 6.5.2 单操作数指令 251 6.5.3 零操作数指令 254 6.6 目标文件生成 255 6.7 本章小结 261 第7章 链接器构造 263 7.1 信息收集 264 7.1.1 目标文件信息 264 7.1.2 段数据信息 266 7.1.3 符号引用信息 268 7.2 地址空间分配 269 7.3 符号解析 272 7.3.1 符号引用验证 274 7.3.2 符号地址解析 276 7.4 重定位 277 7.5 程序入口点与运行时库 281 7.6 可执行文件生成 283 7.7 本章小结 290 参考文献 291 ...展开详情收缩
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rrshengqi 小白 先学习学习 必要后纸质
2018-05-22
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