自制编译器 [日]青木峰郎 著 严圣逸、绝云 译 专业科技 文轩网

目录 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C?编译器进行编译  11 C?编译器的必要环境  11 安装C?编译器  11 C?的Hello,  World!  12 第2章 C?和cbc  13 2.1  C?语言的概要  14 C?的Hello,  World！  14 C?中删减的功能  14 import关键字  15 导入文件的规范  16 2.2  C?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 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C?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 0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 C?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 1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 2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 3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 4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 5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 6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 7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 8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 9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