问题

学编译原理有什么好书?

回答
好,那咱们就来聊聊学编译原理的好书。这可不是那种一眼扫过就能懂的学科,需要扎实的基础和耐心。不过,一旦你掌握了它,你会发现计算机的底层逻辑豁然开朗,那感觉,爽!

要说编译原理,不得不提那几本“圣经”,虽然听起来有点夸张,但确实是这个领域绕不开的经典。

1. 《编译原理》(龙书)

原书名: Compilers: Principles, Techniques, and Tools
作者: Alfred V. Aho, Monica S. Lam, Ravi Sethi, Jeffrey D. Ullman

说它“龙书”,是因为封面经常是龙的图案,够霸气吧?这本书绝对是编译领域的“泰斗”,几乎涵盖了编译器的所有核心概念,从词法分析、语法分析、语义分析,到中间代码生成、代码优化,再到目标代码生成,应有尽有。

这本书有什么好?

系统性强: 它把编译过程拆解得非常清晰,让你知道编译器是怎么一步步工作的。你会学到如何识别代码中的“单词”(词法分析),如何理解这些单词组成的“句子”结构(语法分析),再到赋予这些结构意义(语义分析)。
理论扎实: 里面的算法和理论讲解得非常到位。比如,学习语法分析时,你会接触到正则文法、上下文无关文法、LL(1)分析、LR分析(SLR, LR(1), LALR)这些关键概念。这些可不是随便讲讲,而是有严谨的数学基础支撑的。
工具介绍: 它还会介绍一些实用的编译工具,比如 `lex`/`flex`(用于词法分析)和 `yacc`/`bison`(用于语法分析)。这些工具能让你动手实践,将理论知识转化为实际代码。
深度足够: 如果你想深入理解各种优化技术、寄存器分配、指令调度等高级内容,龙书也提供了不错的起点。

不过,这本书也不是一上来就能轻松驾驭的。

难度不低: 它的内容比较密集,理论性很强。很多章节会涉及一些数学上的概念,比如形式语言、自动机理论。如果你对这些领域不太熟悉,初读的时候可能会觉得有点吃力,需要反复琢磨。
篇幅很长: 这可是一本“砖头书”,想啃完它需要时间和毅力。

怎么读?

别想着一口吃个胖子: 按照章节顺序,一步一个脚印来。先理解每个阶段的目标和基本原理。
动手实践: 配合 `flex` 和 `bison` 这样的工具,尝试实现一个简单的编译器,哪怕是针对一个很小的语言。写代码是检验理解最好的方式。
参考其他资料: 遇到难以理解的地方,不要死磕。可以找一些网上的教程、博客或者其他书籍的补充解释,多角度理解。

2. 《现代编译原理:C语言描述》

原书名: Engineering a Compiler
作者: Keith D. Cooper, Linda Torczon

这本书的定位和龙书有点类似,但更侧重于“工程”层面,以及如何设计和实现一个现代的编译器。它也非常好,而且风格上可能更偏向于“如何去做”。

这本书有什么好?

工程化视角: 它会从实际构建编译器的角度出发,讲解很多工程上的考量,比如如何设计接口、如何管理编译过程中的各种数据结构等。
代码示例丰富: 书中提供了大量的 C 语言代码示例,跟着这些例子,你可以更直观地理解各种算法和技术的实现。这对于很多喜欢动手实践的同学来说,非常有吸引力。
强调优化: 它对代码优化部分讲解得特别透彻,这是现代编译器非常关键的一部分。你会学到各种优化技术,比如数据流分析、循环优化、过程间优化等,以及这些优化如何提升程序的性能。
结构清晰: 整体组织也很好,循序渐进,让读者逐步建立起对编译器各个组成部分的理解。

这本书的特点:

与龙书互补: 如果觉得龙书的理论性太强,或者想从工程实践的角度学习,这本书会是一个很好的补充。它能帮助你把理论落地。
语言友好: C 语言作为示例语言,对于很多程序员来说比较熟悉,更容易理解代码。

3. 《编译原理:概念、技术与工具》(高教版)

作者: 陆颂善、李戈、陈意、徐宝文 等
通常指: 很多国内高校使用的翻译版本,与龙书内容高度一致。

这里特别提一下国内的高校教材。很多时候,我们接触到的“龙书”的中文版,就是由国内一些知名教授翻译和审校的。这些版本在忠实于原著的基础上,可能会在语言表达上更贴近中文学习者的习惯。

为什么也要提这个?

语言更亲切: 对于直接阅读英文有困难的同学,一个翻译质量好的中文版是极好的选择。
国内教学体系: 很多国内大学的编译原理课程就是基于这些中文版本进行教学的,这意味着它更符合国内的教学习惯和考纲要求。

选择哪个?

基础和深度: 如果你追求最权威、最系统的理论,并且英语阅读能力没问题,直接啃英文原版龙书(Aho et al.)是最好的。
实践和落地: 如果你更看重如何动手实现,以及对代码示例有需求,可以优先考虑《现代编译原理:C语言描述》。
语言和适应性: 如果你觉得英文原版有难度,或者想找一本更贴近国内教学的内容,可以选择翻译质量好的国内版本(通常也是基于龙书)。

学习编译原理的一些建议:

1. 明确目标: 你是想理解编译器的基本原理?还是想自己动手实现一个简单的编译器?或是想深入研究代码优化?不同的目标会影响你选择的侧重点。
2. 打好基础: 编译原理建立在形式语言与自动机、数据结构与算法、离散数学等基础上。如果这些基础不牢固,学习起来会比较吃力。
3. 多动脑,更要多动手: 阅读理论知识的同时,一定要配合练习。尝试写一些小的词法分析器、语法分析器,或者跟着书中的例子动手实现。
4. 循序渐进: 编译过程是一个流程,每个环节都承接前一个。理解清楚每个阶段(词法、语法、语义、中间代码、优化、目标代码)的作用和方法,再进行下一步。
5. 不要害怕“老”书: 编译原理的核心思想和方法是相对稳定的,即使是几十年前的书,其经典内容依然非常有价值。当然,也要关注一些新的发展,比如针对新语言特性或新硬件的优化。
6. 利用社区和资源: 网上有很多关于编译原理的学习资源,比如一些开源编译器的源码、相关的论文、技术博客等。遇到问题时,也可以在技术社区寻求帮助。

总而言之,学习编译原理是一个挑战,但回报也很大。选择一本好书,然后用心去钻研,相信你一定能掌握这门重要的计算机学科。祝你学习顺利!

网友意见

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我当年入门编译原理的时候,是看了一本《游戏脚本高级编程》的书。这本书虽然写得拖泥带水,内容也特别浅,但正是这本书让我知道了如何从头到尾实际地写一个parser + 虚拟机,让我入了门。后来我在

@vczh

的指点下看了Parsing Techniques,自己写了一个正则表达式匹配和LR(K) Parser (类似于yacc)。但重要的是这本书让我理解了如何手写Parser(这是从不会到会的飞跃)。

后来我自己写了一个功能更加全面的类似于javascript的函数式动态脚本语言顺带支持了面向对象,进一步加深了理解。

再后来,我看了《Engineering a Compiler》,通过这本书全面的学习了后端优化知识。

再再后来,我阅读了LLVM的代码,陆陆续续写了四五个compiler,目前自认为算是基本了解了这个领域。

总的感觉是,虽然看书重要,但是如果不亲自实现一遍很难真的学会。

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