编译程序设计艺术

出版者的话

译者序

前言

第1章编译程序理论概述

1.1简介

1.2语言与翻译程序

1.3文法的作用

1.4若干例子

1.5编译程序的结构

1.5.1词法分析

1.5.2字符串表

1.5.3语法分析

1.5.4约束

1.5.5符号表

1.5.6代码生成

1.5.7优化

符号

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第2章文法：乔姆斯基层次

2.1简介

2.2文法

2.2.1字母表与串

2.2.2非终结符与产生式

2.2.3若干文法例子

2.3乔姆斯基层次

2.4文法及其机器

2.4.1图灵机

2.4.2线性有界自动机

2.4.3下推自动机

2.4.4删除空产生式

2.4.5比较上下文无关文法和上下文敏感文法

2.4.6有穷状态自动机

2.5空串与空语言

2.6规范推导

2.7二义性

2.8文法思维的艺术

2.8.1有穷状态自动机的局限性

2.8.2上下文无关文法的计数

2.8.3对上下文敏感

小结

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第3章扫描程序和正则语言

3.1词法分析简介

3.2正则表达式

3.2.1正则表达式代数

3.2.2正则表达式的形式化特性

3.3文法与正则表达式的转换

3.4有穷状态自动机

3.5不确定的有穷状态自动机

3.6将文法转换为自动机

3.7自动机的转换

3.7.1删除空环路

3.7.2删除空变迁

3.7.3自动机的确定化

3.7.4自动机的约简

3.8将自动机转换为文法

3.9左线性文法

3.10在计算机上实现有穷状态自动机

3.11扫描程序的特殊实现问题

3.11.1输入字母表的大小

3.11.2扫描程序自动机中的停机状态

3.11.3过滤空格与注释

3.11.4单词的输出

3.12字符串表的实现

3.12.1基于线性查找的实现

3.12.2基于散列表的实现

3.12.3基于查找树的实现

3.12.4不同实现的性能比较

3.13保留字

3.14使用扫描程序生成工具

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第4章分析程序和上下文无关语言

4.1简介

4.2下推自动机

4.2.1停机条件的等价性

4.2.2根据上下文无关文法构造下推自动机

4.3LL（k）条件

4.3.1First和和Follow集

4.3.2选择集

4.4左递归

4.5公共左因子

4.6为上下文无关文法扩展正则表达式运算符

4.7使用分析程序生成工具

4.7.1使用TAG编译程序

4.7.2使用YACC

4.8递归下降分析程序

4.9递归下降分析程序作为下推自动机

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第5章语义分析与属性文法

5.1简介

5.2属性文法

5.2.1继承属性和综合属性

5.2.2属性值流

5.3非终结符作为属性求值函数

5.4符号表作为属性

5.5Micro-Modula的属性文法

5.6在TAG编译程序中使用属性

5.7作用域与标识符类别

5.7.1标识符作用域的文法

5.7.2标识符作用域例子分析

5.7.3符号表的其他问题

5.8在递归下降中实现属性

5.9实现符号表

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第6章语法制导代码生成

6.1简介

6.2计算机硬件体系结构

6.3栈机器的表达式求值

6.4IttyBitty栈机器

6.5带属性的代码生成

6.5.1运算符优先级与结合性质

6.5.2程序结构的语义

6.5.3向前分支问题

6.6过程和函数的代码生成

6.7块结构的栈帧管理

6.7.1帧与帧指针

6.7.2静态链与动态链

6.7.3帧指针的Display向量

6.8其他数据类型

6.9结构化数据类型

6.9.1指针类型

6.9.2记录结构

6.9.3数组的语义

6.10其他数据结构

6.11IttyBitty栈机器的输入和输出

6.12语法制导语义的局限

6.13手工编写编译程序的代码生成

6.14语法制导语义的应用

6.14.1TinyBASIC解释程序

6.14.2Micro-Modula美化打印工具

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第7章自底向上分析程序的自动化设计

7.1简介

7.2LR（k）分析程序

7.2.1构造LR（k）状态机

7.2.2一个LR（2）分析程序

7.2.3归约与移进操作

7.3冲突

7.4例子：文法G2的冲突解析

7.5在栈中保存状态

7.6其他LR（k）分析程序：SLR

7.7LALR（k）分析程序

7.8自底向上分析程序的实现

7.9出错恢复

7.10LR分析程序中的属性求值

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第8章变换属性文法

8.1简介

8.2程序的树表示

8.3树变换文法

8.3.1非生成的文法

8.3.2一个TAG例子

8.3.3求值次序

8.3.4信息流与存储

8.3.5带树值的属性

8.3.6不确定的分析

8.4组合串文法与树文法

8.5TAG中的类型检查

8.6基于变换的代码优化

8.6.1数据流分析

8.6.2数据流分析中使用属性文法

8.7中间代码树表示的替代方案

8.7.1四元式的数据流

8.7.2循环的数据流分析

8.8实用优化变换综述

8.8.1模拟执行优化的类别

8.8.2常量折叠分析

8.8.3使用值编号检测公共子表达式

8.8.4左移动提升

8.8.5右移动提升

8.8.6无用代码以及其他从右到左的数据流分析

8.8.7数学等式与代码选择

8.8.8循环结构分析

8.9实现抽象语法树

8.10实现TAG驱动的树变换

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第9章代码生成与优化

9.1简介

9.2循环优化

9.2.1循环的范围分析

9.2.2归纳变量

9.2.3循环展开

9.3寄存器与内存分配

9.3.1寄存器分配算法

9.3.2表达式中的寄存器分配

9.3.3更好的寄存器分配数据流分析

9.3.4循环的寄存器分配

9.3.5寻址模式

9.3.6分支寻址选择

9.3.7分支链

9.4代码生成的复杂性

9.4.1指令选择

9.4.2强度削弱

9.5专用指令

9.5.1RISC和流水线处理器调度

9.5.2向量处理器

9.6代码优化的变形

9.6.1代码优化的分类

9.6.2窥孔优化

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第10章非过程式语言

10.1简介

10.2应用式语言的编译

10.2.1Lisp语言的一些概念

10.2.2尾递归

10.2.3实现一个应用式语言的编译程序

10.3变换属性文法的编译程序

10.3.1TAG编译程序的组成部分

10.3.2文法中的迭代运算符

10.3.3向用户报告语法错误

10.3.4自动构造扫描程序

10.3.5TAG编译程序的语法分析

10.3.6树变换

10.3.7语法错误停机

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附录AIttyBittyModula语法图

附录BTAG编译程序的TAG

附录CIttyBitty栈机器的指令集

附录D四种计算机的代码生成表

　　本书坚定不移地扎根于文法，一开始就介绍文法和语言识别器之间的理论关系，然后贯穿全书将文法技术应用到编译程序设计的每一方面；统一将实用的属性文法作为编译程序语义的载体，坚持这一立场自然会产生一个完全由属性文法定义的、可编译其自身的“编译程序一编译程序”；具有非常实用豹特征，编译程序的“设计”必须以属性文法定义，而编译程序的“构造”则需要可执行的代码，并且每一个重要的理论原则均需通过一种真实程序设计语言的大量代码清单加以阐明，不断展示文法与机器代码之间极其自然的关系；选择Modula-2作为演示代码的程序设计语言，旨在概念抽象与具体效率之间取得平衡。　　本书详细介绍了编译程序设计中的词法分析(扫描程序)、语法分析(分析程序)、语义分析(约束程序)、中间代码优化以及代码生成等内容。作为颇受好评的编译原理优秀入门教材，本书的最大特色是在全书贯穿了一种基于文法的指导思路：在语法分析阶段，该书遵循了一般教材采用的上下文无关文法；在语义分析阶段，采用以上下文无关文法为基础的属性文法；而在代码优化和代码生成阶段，则采用了变换属性文法。书中最后还给出变换属性文法的一种自编译实现。此外，本书还探讨了面向不同计算机体系结构的代码生成技术以及非过程式语言的编译问题。　　本书适合作为高等院校计算机科学与技术、软件工程以及相关专业编译原理课程的教学参考书，同时也可供计算机语言及其处理技术爱好者参考。