編譯係統透視:圖解編譯原理
深入分析GCC 源碼分析係列書籍 GCC設計與實現 GCC總體設計 代碼架構
9787111556329 9787111498582
深入分析GCC
定價:¥99.00
基本信息
作者:王亞剛
叢書名:源碼分析係列
齣版社:機械工業齣版社
ISBN:9787111556329
上架時間:2017-2-10
齣版日期:2017 年2月
開本:16開
版次:1-1
所屬分類: 計算機
編輯推薦
國內不可多得的全麵係統介紹GCC設計與實現的書籍,對GCC的總體設計、主要代碼架構及實現細節進行瞭深入的分析和總結本書結閤GCC4 4.0源代碼,圍繞GCC編譯過程,以GCC中的中間錶示AST、GlMPLE及RTL為主綫,為讀者描述瞭一條從源代碼到目標機器匯編代碼的清晰路綫圖
目錄
前言
第1章 GCC概述 1
1.1 GCC的産生與發展 1
1.2 GCC的特點 2
1.3 GCC代碼分析 3
第2章 GCC源代碼分析工具 4
2.1 vim+ctags代碼閱讀工具 4
2.2 GNU gdb調試工具 6
2.3 GNU binutils工具 8
2.4 shell工具及graphviz繪圖工具 11
2.5 GCC調試選項 13
第3章 GCC總體結構 16
3.1 GCC的目錄結構 16
3.2 GCC的邏輯結構 18
3.3 GCC源代碼編譯 20
3.3.1 配置 21
3.3.2 編譯 23
3.3.3 安裝 25
第4章 從源代碼到AST/GENERIC 26
4.1 抽象語法樹 26
4.2 樹節點的聲明 28
4.3 樹節點結構 33
4.3.1 struct tree_base 35
4.3.2 struct tree_common 36
4.3.3 常量節點 38
4.3.4 標識符節點 42
4.3.5 聲明節點 44
4.3.6 struct tree_decl_minimal 46
4.3.7 struct tree_decl_common 46
4.3.8 struct tree_field_decl 49
4.3.9 struct tree_decl_with_rtl 55
4.3.10 struct tree_label_decl 55
4.3.11 struct tree_result_decl 56
4.3.12 struct tree_const_decl 57
4.3.13 struct tree_parm_decl 57
4.3.14 struct tree_decl_with_vis 59
4.3.15 struct tree_var_decl 59
4.3.16 struct tree_decl_non_common 62
4.3.17 struct tree_function_decl 62
4.3.18 struct tree_type_decl 64
4.3.19 類型節點 67
4.3.20 tree_list節點 68
4.3.21 錶達式節點 71
4.3.22 語句節點 73
4.3.23 其他樹節點 75
4.4 AST輸齣及圖示 76
4.5 AST的生成 83
4.5.1 詞法分析 84
4.5.2 詞法分析過程 90
4.5.3 語法分析 98
4.5.4 語法分析過程 99
4.5.5 c_parse_file 103
4.5.6 c_parser_translation_unit 105
4.5.7 c_parser_external_declaration 105
4.5.8 c_parser_declaration_or_fndef 107
4.5.9 c_parser_declspecs 112
4.6 小結 114
第5章 從AST/GENERIC到GIMPLE 115
5.1 GIMPLE 115
5.2 GIMPLE語句 119
5.3 GIMPLE的錶示與存儲 122
5.4 GIMPLE語句的操作數 128
5.5 GIMPLE語句序列的基本操作 132
5.6 GIMPLE的生成 135
5.6.1 gimplify_function_tree 136
5.6.2 gimplify_body 138
5.6.3 gimlify_parameters 139
5.6.4 gimplify_stmt 144
5.6.5 gimplify_expr 144
5.7 GIMPLE轉換實例 157
5.7.1 BIND_EXPR節點的GIMPLE生成 158
5.7.2 STATEMENT_LIST_EXPR節點的GIMPLE生成 159
5.7.3 MODIFY_EXPR節點的GIMPLE生成 160
5.7.4 POSTINCREMENT_EXPR節點的GIMPLE生成 162
5.8 實例分析 172
5.9 小結 176
第6章 GIMPLE處理及其優化 177
6.1 GCC Pass 177
6.1.1 核心數據結構 177
6.1.2 Pass的類型 179
6.1.3 Pass鏈的初始化 182
6.1.4 Pass的執行 184
6.2 Pass列錶 187
6.3 GIMPLE Pass實例 193
6.3.1 pass_remove_useless_stmts 193
6.3.2 pass_lower_cf 195
6.3.3 pass_build_cfg 197
6.3.4 pass_build_cgraph_edges 203
6.3.5 pass_build_ssa 205
6.3.6 pass_all_optimizations 206
6.3.7 pass_expand 207
6.4 小結 207
第7章 RTL 208
7.1 RTL中的對象類型 209
7.2 RTX_CODE 210
7.3 RTX類型 210
7.4 RTX輸齣格式 212
7.5 RTX操作數 213
7.6 RTX的機器模式 216
7.7 RTX的存儲 219
7.8 RTX錶達式 222
7.8.1 常量 225
7.8.2 寄存器和內存 227
7.8.3 算術運算 228
7.8.4 比較運算 230
7.8.5 副作用 230
7.9 IR-RTL 232
7.9.1 INSN 233
7.9.2 JUMP_INSN 234
7.9.3 CALL_INSN 235
7.9.4 BARRIER 235
7.9.5 CODE_LABEL 236
7.9.6 NOTE 237
7.10 小結 238
第8章 機器描述文件${target}.md 239
8.1 機器描述文件 240
8.2 指令模闆 241
8.2.1 模闆名稱 242
8.2.2 RTL模闆 246
8.2.3 條件 256
8.2.4 輸齣模闆 256
8.2.5 屬性 256
8.3 定義RTL序列 257
8.4 指令拆分 263
8.5 枚舉器 266
8.5.1 mode枚舉器 266
8.5.2 code枚舉器 268
8.6 窺孔優化 269
8.6.1 define_peephole 269
8.6.2 define_peephole2 270
8.7 小結 271
第9章 機器描述文件${target}.[ch] 272
9.1 targetm 272
9.1.1 struct gcc_target的定義 273
9.1.2 targetm的初始化 277
9.2 編譯驅動及選項 279
9.2.1 編譯選項 280
9.2.2 SPEC語言及SPEC文件 281
9.2.3 機器相關的編譯選項 285
9.3 存儲布局 286
9.3.1 位順序和字節順序 286
9.3.2 類型寬度 287
9.3.3 機器模式提升 287
9.3.4 存儲對齊 288
9.3.5 編程語言中數據類型的存儲布局 289
9.4 寄存器使用 290
9.4.1 寄存器的基本描述 290
9.4.2 寄存器分配順序 297
9.4.3 機器模式 298
9.4.4 寄存器類型 300
9.5 堆棧及函數調用規範描述 307
9.5.1 堆棧的基本特性 309
9.5.2 寄存器消除 313
9.5.3 函數棧幀的管理 315
9.5.4 參數傳遞 316
9.5.5 函數返迴值 318
9.5.6 i386機器棧幀 318
9.6 尋址方式 325
9.7 匯編代碼分區 326
9.8 定義輸齣的匯編語言 333
9.8.1 匯編代碼文件的框架 333
9.8.2 數據輸齣 336
9.8.3 未初始化數據輸齣 336
9.8.4 標簽輸齣 338
9.8.5 指令輸齣 342
9.9 機器描述信息的提取 343
9.9.1 gencode.c 347
9.9.2 genattr.c 348
9.9.3 genattrtab.c 348
9.9.4 genrecog.c 349
9.9.5 genflag.c 352
9.9.6 genemit.c 353
9.9.7 genextract.c 354
9.9.8 genopinit.c 356
9.9.9 genoutput.c 360
9.9.10 genpreds.c 362
9.9.11 其他 363
9.10 小結 364
第10章 從GIMPLE到RTL 365
10.1 GIMPLE序列 365
10.2 典型數據結構 366
10.3 RTL生成的基本過程 367
10.3.1 變量展開 370
10.3.2 參數及返迴值處理 380
10.3.3 初始塊的處理 395
10.3.4 基本塊的RTL生成 398
10.3.5 退齣塊的處理 410
10.3.6 其他處理 411
10.4 GIMPLE語句轉換成RTL 411
10.4.1 GIMPLE語句轉換的一般過程 412
10.4.2 GIMPLE_GOTO語句的RTL生成 415
10.4.3 GIMPLE_ASSIGN語句的RTL生成 417
10.5 小結 432
第11章 RTL處理及優化 433
11.1 RTL處理過程 433
11.2 特殊虛擬寄存器的實例化 435
11.3 指令調度 437
11.3.1 指令調度算法 439
11.3.2 GCC指令調度的實現 440
11.3.3 指令調度實例1 442
11.3.4 指令調度實例2 459
11.4 統一寄存器分配 460
11.4.1 基本術語 461
11.4.2 寄存器分配的主要流程 463
11.4.3 代碼分析 466
11.4.4 寄存器分配實例1 468
11.4.5 寄存器分配實例2 483
11.5 匯編代碼生成 494
11.5.1 匯編代碼文件的結構 495
11.5.2 從RTL到匯編代碼 499
11.6 小結 502
第12章 支持新的目標處理器 503
12.1 GCC移植 503
12.2 PAAG處理器 504
12.2.1 PAAG處理器指令集 505
12.2.2 應用二進製接口 505
12.3 GCC移植的基本步驟 506
12.4 PAAG機器描述文件(paag.md) 507
12.5 paag.[ch]文件 512
12.5.1 存儲布局 512
12.5.2 寄存器使用規範 513
12.5.3 堆棧布局及堆棧指針 514
12.5.4 函數調用規範 515
12.5.5 尋址方式 519
12.5.6 匯編代碼輸齣 521
12.5.7 雜項 523
12.6 PAAG後端注冊 523
12.7 GCC移植測試 524
12.8 小結 526
參考文獻 527
索引 529
本書的齣版具有裏程碑意義:
它一次讓編譯原理不再像是一門高深晦澀的“數學課”,而是一個可以調試、可以接觸、可以真切感受的理論體係。本書用1140餘幅信息量巨大的運行時結構圖和視頻動畫取代瞭同類書中復雜枯燥的數學公式,更加立體和直觀,生動地將編譯後的執行程序在內存中的運行時結構圖展現瞭齣來;
它一次將GCC源代碼、編譯原理、運行時結構、編譯係統原理(包含匯編與鏈接)的內在關係、邏輯與原理梳理清楚瞭,並將它們結閤成一個整體。真正能夠讓讀者透徹掌握編譯器如何運行和如何設計,以及為什麼要這麼設計;
它是一本係統解讀著名商用編譯器GCC核心源代碼的著作,GCC源代碼一共有600萬行,為瞭便於講解和閱讀,本書進行瞭取捨和裁剪,講解瞭與編譯本質相關的核心的60萬行代碼。內容簡介全書一共8章,具體內容和邏輯如下:
第1章以一個C程序(先簡單,後復雜)的運行時結構為依托,對程序編譯的整體過程做瞭宏觀講述,讓讀者對編譯有整體認識,這樣更容易理解後麵的內容。
第2~6章通過實際的程序案例、結閤GCC的源代碼,根據程序編譯的順序和流程,依次講解瞭詞法分析、語法分析、中間結構和目標代碼的生成,遵循瞭由易到難的原則,先是通過簡單程序講解清楚原理,然後再通過復雜程序強化理解。
第7章講解瞭與編譯器緊密關聯的匯編器和鏈接器,能讓讀者對可執行程序的終生成有一個完整的瞭解。
第8章講解瞭預處理,就編譯器的執行順序而言,預處理器的執行比較靠前,之所以放在後講,是因為它比較獨立,在讀者已經瞭解整個編譯過程中之後再講解,讀者會更容易理解。作者簡介新設計團隊作為一名在軟件開發一綫摸爬滾打瞭多年的工程師,我一直深感自己對編譯器的理解仍停留在“知其然,不知其所以然”的層麵。市麵上關於編譯原理的書籍有很多,但真正能夠觸及核心,並且足夠詳盡的卻屈指可數。這套《深入分析GCC+編譯係統透視:圖解編譯原理 2本 源碼分析係列書籍》,可以說是給瞭我一個巨大的驚喜。它不僅僅是理論的堆砌,更是將 GCC 這個龐大且成熟的編譯器,進行瞭係統性的解剖。作者並沒有迴避復雜的細節,而是迎難而上,通過翔實的源碼分析,將 GCC 的內部構造一一呈現在讀者麵前。那些曾經讓我睏惑不解的編譯過程,比如各種優化策略是如何實現的,鏈接器是如何工作的,在書中都得到瞭清晰的解答。我特彆喜歡書中大量的圖示,它們就像是通往復雜代碼迷宮的地圖,指引著我一步步深入。閱讀的過程,更像是一場和 GCC 源碼的深度對話,我能夠感受到作者在梳理和呈現這些復雜知識時的良苦用心。對於任何想要提升自己代碼性能、理解語言特性背後原理的開發者而言,這本書的價值是無法估量的。
評分閱讀這套關於 GCC 編譯係統的書籍,給我的感覺就像是在攀登一座知識的高峰,雖然過程充滿瞭挑戰,但每一步的攀登都讓我視野更加開闊。作者以 GCC 這個龐大的開源項目為切入點,係統地梳理瞭從源代碼到可執行文件的整個編譯流程。這本書最讓我贊嘆的地方在於其“圖解”的理念,那些精美的流程圖和結構示意圖,如同燈塔一般,指引著我在浩瀚的代碼海洋中航行。很多時候,我會被某些復雜的編譯概念所睏擾,但隻要翻到書中對應的圖示,總能豁然開朗。而且,作者並沒有停留在理論層麵,而是深入到 GCC 的源碼層麵,帶領讀者一步步去剖析那些具體的實現細節。這種“源碼分析”的方式,讓我得以窺見一個成熟編譯器背後精密的邏輯和巧妙的設計。我不再僅僅是使用編譯器,而是開始真正理解它,甚至能夠去思考如何利用這些底層知識來優化自己的代碼。這本書的深度和廣度,都遠超我的預期,它為我提供瞭一個理解現代軟件開發基石的絕佳視角。
評分我一直認為,要真正掌握一門編程語言,就必須理解其背後的編譯過程。很多人在學習 C/C++ 時,往往止步於語法和標準庫的使用,而忽略瞭將源代碼轉化為可執行文件的關鍵環節。這套書,正是我一直在尋找的“最後一公裏”的鑰匙。它以 GCC 這個事實上的行業標準為載體,深入淺齣地揭示瞭編譯的整個生命周期。我曾經嘗試閱讀 GCC 的官方文檔,但其龐雜的內容和專業術語讓我望而卻步。然而,這套書通過精心的組織和豐富的圖解,將這些復雜的技術細節變得易於理解。特彆是關於代碼生成和優化的部分,我以前隻知道有一些優化手段,但具體是如何實現的,卻是一頭霧水。這本書通過剖析 GCC 的源碼,讓我看到瞭這些優化背後的具體算法和實現思路,這對於我編寫更高效的代碼,具有非常直接的指導意義。我甚至開始嘗試著去修改一些編譯器的參數,去觀察代碼性能的變化,這種主動學習和實踐的樂趣,是其他技術書籍難以給予的。
評分坦白說,我拿到這套書的時候,是被它的厚度和“源碼分析”幾個字吸引的。作為一名有一定開發經驗的程序員,我深知理解底層原理的重要性,但往往缺乏係統學習的途徑。這套書的獨特之處在於,它並非是純粹的理論書籍,而是以 GCC 這個實際的、廣泛使用的編譯器為藍本,帶領讀者一步步深入其內部的實現細節。我特彆欣賞作者在講解過程中,並沒有生硬地堆砌各種技術術語,而是通過大量的插圖和清晰的邏輯梳理,將抽象的編譯過程變得直觀易懂。比如,在講解某些優化算法時,書中會用生動的圖示來展示其工作流程,這比單純的文字描述要有效得多。我甚至在閱讀過程中,會對照著 GCC 的源碼,去理解書中講解的內容,這種“理論與實踐相結閤”的學習方式,極大地加深瞭我對編譯原理的理解。這套書讓我看到瞭一個強大而復雜的軟件是如何誕生的,也讓我對自己所編寫的代碼,有瞭更深層次的認識。
評分這本書的厚度就足以讓人望而卻步,但當我翻開第一頁,就被作者流暢的敘事和清晰的圖示深深吸引。我一直對編譯原理這個領域有著濃厚的興趣,但市麵上很多書籍要麼過於晦澀難懂,要麼流於錶麵,難以深入。而這套書,恰恰彌補瞭這一空白。作者以 GCC 為切入點,層層剝繭,將一個龐大而復雜的編譯過程,分解成一個個易於理解的模塊。從詞法分析到語義分析,再到代碼生成和優化,每一個環節都被作者細緻入微地講解,並且輔以大量的源碼片段和流程圖,讓抽象的概念變得觸手可及。尤其讓我印象深刻的是,書中並沒有簡單地羅列知識點,而是通過對 GCC 實際源碼的剖析,展示瞭這些原理是如何在真實的代碼中實現的。這種理論與實踐相結閤的方式,讓我受益匪淺。我仿佛置身於一個巨大的精密機械車間,親眼見證著源代碼如何一步步被轉化成機器可執行的指令,這種成就感是任何其他方式都無法比擬的。對於我這樣希望深入理解 C/C++ 語言底層運作機製的開發者來說,這本書無疑是打開瞭新世界的大門。
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