自己动手构建编程语言:如何设计编译器、解释器和dsl 编程语言 (美)克林顿·l.杰弗瑞(clinton l. jeffery)
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作者:
(美)克林顿·l.杰弗瑞(clinton l. jeffery)
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出版社:
机械工业出版社
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ISBN:
9787111738213
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出版时间:
2023-12
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版次:
1
-
装帧:
平装
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开本:
16
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页数:
329页
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作者:
(美)克林顿·l.杰弗瑞(clinton l. jeffery)
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出版社:
机械工业出版社
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ISBN:
9787111738213
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出版时间:
2023-12
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1
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平装
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上书时间2024-04-25
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主编：
对不同类型计算机语言的需求正在迅速增长，开发人员更喜欢创建领域特定语言来解决特定的应用程序领域问题。虽然构建自己的编程语言可以解决软件不断增长的规模和复杂问题，但这并不容易。
本书融合作者构建unicon编程语言的经验，全面系统地阐述了编程语言的设计与实现。书中既涵盖语法树的一系列遍历、字节码虚拟机的代码生成，又介绍了如何通过内置于语言中的作符和函数而不是库函数来很好地表示领域特定语言的特，而且展示了如何实现垃圾收集，包括引用和标记清理垃圾收集。在整本书中，作者提供了基于unicon和java的相关示例，以帮助读者更好地理解概念的上下文并掌握相关技术和方法。
学完本书，读者将能够构建和部署自己的领域特定语言，并编译和运行程序。
阅读完本书，读者将能够：
对新语言进行需求分析，并设计语言语法和语义；
为常用表达式和控制结构编写词法和上下文无关的文法规则；
开发一个读取源代码的扫描器，并生成一个检查语法的解析器；
在编译器中构建关键数据结构，并使用编译器构建语法着代码编辑器；
实现一个字节码解释器，并运行由编译器生成的字节码；
编写将信息插入语法树的树遍历；
用自己的语言实现垃圾收集。
目录：
前言
部分 编程语言导论
章 为什么要构建另一种编程语言2
1.1 编写自己的编程语言的动机2
1.1.1 编程语言实现的类型3
1.1.2 组织字节码语言实现4
1.1.3 示例中使用的语言4
1.2 编程语言与库的差别5
1.3 适用于其他软件工程任务6
1.4 建立语言需求6
1.5 案例研究：unicon语言的创建需求8
1.5.1 unicon需求#1——保留人们对icon的喜爱8
1.5.2 unicon需求#2——支持大型大数据项目9
1.5.3 unicon需求#3——现代应用程序的输入/输出9
1.5.4 unicon需求#4——提供可实现的通用系统接9
1.6 本章小结10
1.7 思题10
第2章 编程语言设计11
2.1 确定要编程语言提供的单词和标点符号的类型11
2.2 指定控制流13
2.3 决定支持哪种数据14
2.3.1 原子类型14
2.3.2 复合类型15
2.3.3 领域特定类型16
2.4 整体程序结构6
2.5 完成jzero语言的定义17
2.6 案例研究：设计unicon中的图形功能18
2.6.1 2d图形语言支持18
2.6.2 添加3d图形支持20
2.7 本章小结21
2.8 思题21
第3章 扫描源代码22
3.1 技术需求22
3.2 词素、词类和标记23
3.3 正则表达式24
3.3.1 正则表达式规则24
3.3.2 正则表达式示例25
3.4 使用uflex和jflex26
3.4.1 头部分26
3.4.2 正则表达式部分27
3.4.3 编写一个简单的源代码扫描器27
3.4.4 运行扫描器30
3.4.5 标记和词法属31
3.4.6 扩展示例以构造标记31
3.5 为jzero编写扫描器34
3.5.1 jzero flex规范34
3.5.2 unicon jzero代码36
3.5.3 java jzero代码39
3.5.4 运行jzero扫描器42
3.6 正则表达式并不是足够的44
3.7 本章小结46
3.8 思题47
第4章 解析48
4.1 技术需求48
4.2 语法分析49
4.3 理解上下文无关文法49
4.3.1 编写上下文无关文法规则50
4.3.2 编写编程构造规则51
4.4 使用iyacc和byacc/j53
4.4.1 声明头部分中的符号53
4.4.2 组合yacc上下文无关文法部分54
4.4.3 理解yacc解析器55
4.4.4 修复yacc解析器中的56
4.4.5 语法错误修复57
4.4.6 组合简单示例57
4.5 为jzero编写解析器62
4.5.1 jzero lex规范62
4.5.2 jzero yacc规范62
4.5.3 unicon jzero代码66
4.5.4 java jzero解析器代码68
4.5.5 运行jzero解析器69
4.6 改进语法错误消息70
4.6.1 向unicon语法错误消息添加详细信息71
4.6.2 向java语法错误消息添加详细信息71
4.6.3 使用merr生成更好的语法错误消息72
4.7 本章小结72
4.8 思题73
第5章 语法树74
5.1 技术需求74
5.2 gnu make的使用75
5.3 树77
5.3.1 定义语法树类型78
5.3.2 解析树与语法树79
5.4 从终结符创建叶子81
5.4.1 用叶子包装标记81
5.4.2 使用yacc的值栈82
5.4.3 为解析器的值栈包装叶子83
5.4.4 确定需要哪些叶子84
5.5 从产生式规则构建节点85
5.5.1 访问值栈上的树节点85
5.5.2 使用树节点工厂方法86
5.6 为jzero语言形成语法树88
5.7 调试并测试语法树93
5.7.1 避常见的语法树错误94
5.7.2 以文本格式输出语法树95
5.7.3 使用dot输出语法树96
5.8 本章小结101
5.9 思题101
第二部分 语法树遍历
第6章 符号表104
6.1 技术需求104
6.2 建立符号表基础105
6.2.1 声明和作用域105
6.2.2 赋值和取消引用变量106
6.2.3 选择正确的树遍历106
6.3 为每个作用域创建和填充符号表107
6.3.1 向语法树添加语义属108
6.3.2 定义符号表和符号表条目的类109
6.3.3 创建符号表110
6.3.4 填充符号表112
6.3.5 综合isconst属114
6.4 检查未声明的变量115
6.4.1 识别方法体115
6.4.2 发现方法体中变量的使用116
6.5 查找重新声明的变量118
6.5.1 将符号插入符号表118
6.5.2 报告语义错误119
6.6 在unicon中处理包和类作用域119
6.6.1 名称修饰120
6.6.2 为成员变量引用插入self120
6.6.3 在方法调用中插入self作为
个参数121
6.7 测试和调试符号表122
6.8 本章小结123
6.9 思题124
第7章 基本类型检查125
7.1 技术需求125
7.2 编译器中的类型表示125
7.2.1 定义表示类型的基类126
7.2.2 子类化复杂类型的基类127
7.3 将类型信息分配给声明的变量129
7.3.1 从保留字合成类型130
7.3.2 将类型继承到变量列表中131
7.4 确定每个语法树节点的类型132
7.4.1 确定叶子的类型133
7.4.2 计算和检查节点的类型135
7.5 unicon中的运行时类型检查和类型推断139
7.6 本章小结140
7.7 思题140
第8章 检查数组、方法调用和结构访问的类型142
8.1 技术需求142
8.2 检查数组类型的作142
8.2.1 处理数组变量声明143
8.2.2 在数组创建期间检查类型143
8.2.3 在数组访问期间检查类型145
8.3 检查方法调用146
8.3.1 计算参数和返回类型信息147
8.3.2 检查每个方法调用站点的类型149
8.3.3 检查返回语句中的类型152
8.4 检查结构化类型访问153
8.4.1 处理实例变量声明154
8.4.2 在创建实例时检查类型154
8.4.3 在实例访问时检查类型157
8.5 本章小结159
8.6 思题160
第9章 中间代码生成161
9.1 技术需求161
9.2 准备生成代码161
9.2.1 为什么要生成中间代码162
9.2.2 了解生成程序的存储区域162
9.2.3 为中间代码引入数据类型163
9.2.4 将中间代码属添加到树中165
9.2.5 生成标签和临时变量165
9.3 中间代码指令集168
9.3.1 指令168
9.3.2 声明168
9.4 用标签为控制流注释语法树 169
9.5 为表达式生成代码171
9.6 为控制流生成代码173
9.6.1 为条件表达式生成标签目标174
9.6.2 生成循环代码177
9.6.3 为方法调用生成中间代码178
9.6.4 检查生成的中间代码179
9.7 本章小结180
0章 ide中的语法着182
10.1 下载本章中使用的示例ide183
10.2 将编译器集成到程序员的编辑器中184
10.2.1 从ide中分析源代码185
10.2.2 将编译器输出发送到ide185
10.3 避在每次更改时重新解析整个文件186
10.4 使用词法信息为标记着189
10.4.1 扩展editabletextlist组件以支持189
10.4.2 在绘制单个标记时对其进行着190
10.5 使用解析结果突出显示错误191
10.6 添加java支持192
10.7 本章小结194
第三部分 代码生成与运行时系统
1章 字节码解释器196
11.1 技术需求196
11.2 什么是字节码196
11.3 比较字节码和中间码198
11.4 为jzero构建字节码指令集200
11.4.1 定义jzero字节码文件格式200
11.4.2 了解栈机作的基础知识202
11.5 实现字节码解释器203
11.5.1 将字节码加载到内存中203
11.5.2 初始化解释器205
11.5.3 获取指令并推进指令指针206
11.5.4 指令解码207
11.5.5 执行指令208
11.5.6 启动jzero解释器211
11.6 编写jzero运行时系统212
11.7 运行jzero程序213
11.8 检查unicon字节码解释器iconx213
11.8.1 了解目标导向的字节码214
11.8.2 在运行时保留类型信息214
11.8.3 获取、解码和执行指令214
11.8.4 制作运行时系统的其余部分215
11.9 本章小结215
11.10 思题215
2章 生成字节码217
12.1 技术需求217
12.2 转换中间代码为jzero字节码217
12.2.1 为字节码指令添加类218
12.2.2 将中间代码地址映到字节码地址219
12.2.3 实现字节码生成器方法220
12.2.4 为简单表达式生成字节码221
12.2.5 生成指针作的代码223
12.2.6 为分支和条件分支生成字节码224
12.2.7 为方法调用和返回生成代码225
12.2.8 处理中间代码中的标签和其他伪指令226
12.3 比较字节码汇编程序与二进制格式227
12.3.1 以汇编格式输出字节码227
12.3.2 以二进制格式输出字节码229
12.4 、加载并包括运行时系统230
12.5 unicon示例：icont中的字节码生成230
12.6 本章小结232
12.7 思题232
3章 生成本机代码233
13.1 技术需求233
13.2 决定是否生成本机代码233
13.3 x64指令集234
13.3.1 为x64指令添加类234
13.3.2 将内存区域映到基于x64寄存器的地址模式235
13.4 使用寄存器235
13.4.1 从空策略开始236
13.4.2 分配寄存器以加速本地区域237
13.5 将中间代码转换为x64代码239
13.5.1 将中间代码地址映到x64内存地址240
13.5.2 实现x64代码生成器方法243
13.5.3 生成简单表达式的x64代码244
13.5.4 生成指针作的代码245
13.5.5 为分支和条件分支生成本机代码246
13.5.6 为方法调用和返回生成代码247
13.5.7 处理标签和伪指令249
13.6 生成x64输出250
13.6.1 以汇编语言格式编写x64代码251
13.6.2 从本机汇编程序到目标文件251
13.6.3 、加载并包括运行时系统252
13.7 本章小结253
13.8 思题253
4章 运算符和内置函数的实现254
14.1 实现运算符254
14.1.1 运算符是否需要硬件支持255
14.1.2 在中间代码生成中添加字符串连接255
14.1.3 为字节码解释器添加字符串连接257
14.1.4 将字符串连接添加到本机运行时系统259
14.2 编写内置函数260
14.2.1 向字节码解释器添加内置函数260
14.2.2 编写用于本机代码实现的内置函数261
14.3 集成内置组件与控制结构262
14.4 为unicon开发运算符和函数262
14.4.1 在unicon中编写运算符263
14.4.2 开发unicon的内置函数265
14.5 本章小结266
14.6 思题266
5章 域控制结构267
15.1 了解何时需要新的控制结构267
15.1.1 定义控制结构268
15.1.2 减少过多的冗余参数268
15.2 icon和unicon中的字符串扫描269
15.2.1 扫描环境及其基本作270
15.2.2 通过控制结构消除过多参数271
15.3 unicon中的渲染区域271
15.3.1 从显示列表渲染3d图形272
15.3.2 使用内置函数指定渲染区域272
15.3.3 使用嵌套渲染区域更改图形细节层次273
15.3.4 创建渲染区域控制结构274
15.4 本章小结278
15.5 思题278
6章 垃圾收集279
16.1 认识垃圾收集的重要279
16.2 对象的引用281
16.2.1 将引用添加到jzero281
16.2.2 生成堆分配代码281
16.2.3 为赋值运算符修改生成的代码283
16.2.4 引用的缺点和局限283
16.3 标记实时数据并清理剩余数据284
16.3.1 组织堆内存区域285
16.3.2 遍历基本变量以标记实时数据286
16.3.3 回收实时内存并将其放入连续内存块290
16.4 本章小结293
16.5 思题293
7章 结语294
17.1 反思从编写这本书中学到的东西294
17.2 决定何去何从295
17.2.1 学编程语言设计295
17.2.2 学如何实现解释器和字节码机器296
17.2.3 获取代码优化方面的专业知识297
17.2.4 监视和调试程序执行297
17.2.5 设计和实现ide和gui构建器298
17.3 延伸阅读的参资料298
17.4 本章小结301
第四部分 附录
附录a unicon基础304
附录b 部分章节要点324
内容简介：
本书主要研究如何构建一种新的编程语言。书中将介绍编程语言设计方面的主题，并重点介绍编程语言实现。本书的新颖之处在于将传统的编译器编译器工具（flex和byacc）与两种更的实现语言融合。一种非常的语言（unicon）可以像黄油一样穿透编译器的数据结构和算法，而另一种主流的现代语言（java）则展示了如何在更典型的生产环境中实现相同的代码。本书主要面向对发明编程语言或开发领域特定语言感兴趣的软件开发人员。学编译器构建课程的计算机科学相关专业也会发现这本书非常适合作为语言实现的实用指南，可以为理论教材提供有益补充。
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