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自制编译器

自制编译器 PDF 高质量版

  • 更新:2021-12-13
  • 大小:12.67 MB
  • 类别:编译器
  • 作者:青木峰郎
  • 出版:人民邮电出版社
  • 格式:PDF

  • 资源介绍
  • 学习心得
  • 相关内容

自制编译器》是由人民邮电出版社出版的一本关于编译器方面的书籍,作者是青木峰郎,主要介绍了关于编译器方面的知识内容,目前在编译器类书籍综合评分为:9.4分。

书籍介绍

编辑推荐

贯穿编译、汇编、链接、加载的全过程!比“龙书”更具实践性!

1.实战    通过实际动手制作一个精简版C语言编译器,让读者深入了解C语言程序编译、运行背后的细节。

2.全面    不仅限于编译器,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、硬件以及运行时环境等,均有所涉及。

3.杰出    日本知名技术书作家青木峰郎耗时3年精心打造,通过具体的例子讲解概念,通俗易懂,更适合入门。

内容简介

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CЬ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cbc13
  • 2.1CЬ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
  • 2.2CЬ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
  • token28
  • 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
  • 3.3JavaCC 的概要33
  • 什么是JavaCC33
  • 语法描述文件33
  • 语法描述文件的例子34
  • 运行JavaCC35
  • 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
  • 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
  • 7.1JavaCC 的action93
  • 本章的目的93
  • 简单的action93
  • 执行action 的时间点93
  • 返回语义值的action95
  • 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action99
  • 重复和action100
  • 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import128
  • 总结129
  • 8.4cbc 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
  • 11.1cbc 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
  • 11.2IRGenerator 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
  • 12.2x86 系列CPU 的历史220
  • x86 系列CPU220
  • 32 位CPU220
  • 指令集221
  • IA-32 的变迁222
  • IA-32 的64 位扩展——AMD64222
  • 12.3IA-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
  • 13.2GNU 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
  • 14.2Linux/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
  • 14.3Linux/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
  • 15.2x86 汇编的对象与DSL282
  • 表示汇编的类282
  • 表示汇编对象283
  • 15.3cbc 的x86 汇编DSL285
  • 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
  • 15.4CodeGenerator 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
  • 16.6alloca 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
  • 17.3cbc 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
  • 18.1ELF 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 ld371
  • 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.so396
  • 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
  • 20.4GNU 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:PIE416
  • 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

资源获取

资源地址1:https://pan.baidu.com/s/1dEjz-cnDOaC9hojKFgozVg(密码:iq7e)

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