本书涵盖了现代微处理器编译器的设计和实现方面的所有高级主题。
本书首先介绍编译器的结构、符号表管理、中间代码结构、运行时支持等问题，探讨过程内的控制流分析、数据流分析、依赖关系分析和别名分析的各种方法，并介绍一系列的全局优化。接下来，讲述过程间的控制流分析、数据流分析和别名分析，以及程间优化和如何应用过程间信息来改善全局优化。然后，讨论有效利用层次存储系统的优化技术。最后，详细介绍4种商业化编译系统，以提供编译器结构、中间代码设计、优化策略和效果的专门例子。
本书适合作为高等院校计算机专业研究生和高年级本科生的教材，也适合需要了解高级编译器设计和构造有关问题的计算机专业人员参考。
出版者的话
专家指导委员会
译者序
序
前言
第1章 高级主题介绍 1
1.1 编译器结构回顾 1
1.2 基本问题中的高级论题 2
1.3 代码优化的重要性 4
1.4 优化编译器的结构 5
1.5 激进型优化编译器中各种优化的位置 7
1.6 本书各章的阅读流程 10
1.7 本书没有涉及的相关主题 10
1.8 例子中所用的目标机 11
1.9 数的表示与数据的大小 11
1.10 小结 11
1.11 进一步阅读 12
1.12 练习 12
第2章 非形式化编译算法表示 13
2.1 扩展的巴科斯-诺尔范式语法表示 13
2.2 ican简介 14
2.3 ican概貌 16
2.4 完整的程序 17
2.5 类型定义 18
2.6 声明 18
2.7 数据类型和表达式 19
2.7.1 一般简单类型 20
2.7.2 枚举类型 20
2.7.3 数组 21
2.7.4 集合 21
2.7.5 序列 22
2.7.6 元组 23
2.7.7 记录 23
2.7.8 联合 24
2.7.9 函数 24
2.7.10 编译专用的类型 24
2.7.11 值nil 25
2.7.12 size运算符 25
2.8 语句 25
2.8.1 赋值语句 26
2.8.2 过程调用语句 27
2.8.3 返回语句 27
2.8.4 goto语句 27
2.8.5 if语句 27
2.8.6 case语句 27
2.8.7 while语句 28
2.8.8 for语句 28
2.8.9 repeat语句 28
2.8.10 ican的关键字 28
2.9 小结 29
2.10 进一步阅读 29
2.11 练习 29
第3章 符号表结构 31
3.1 存储类、可见性和生命期 31
3.2 符号属性和符号表项 32
3.3 局部符号表管理 34
3.4 全局符号表结构 35
3.5 存储绑定和符号寄存器 38
3.6 生成取数和存数指令的方法 42
3.7 小结 46
3.8 进一步阅读 46
3.9 练习 47
第4章 中间表示 49
4.1 与中间语言设计有关的问题 49
4.2 高级中间语言 50
4.3 中级中间语言 51
4.4 低级中间语言 52
4.5 多级中间语言 52
4.6 我们的中间语言：mir、hir和lir 53
4.6.1 中级中间表示（mir） 53
4.6.2 高级中间表示（hir） 56
4.6.3 低级中间表示（lir） 57
4.7 用ican表示mir、hir和lir 58
4.7.1 用ican表示mir 59
4.7.2 用ican表示hir 62
4.7.3 用ican表示lir 64
4.8 管理中间代码的若干数据结构和例程的ican命名 67
4.9 其他中间语言形式 70
4.9.1 三元式 70
4.9.2 树 71
4.9.3 无环有向图（dag） 72
4.9.4 前缀波兰表示 73
4.10 小结 74
4.11 进一步阅读 74
4.12 练习 74
第5章 运行时支持 77
5.1 数据表示和指令 77
5.2 寄存器用法 80
5.3 局部栈帧 81
5.4 运行时栈 83
5.5 参数传递规则 84
5.6 过程的入口处理、出口处理、调用和返回 86
5.6.1 用寄存器传递参数：平面寄存器文件 87
5.6.2 用运行时栈传递参数 88
5.6.3 用具有寄存器窗口的寄存器传递参数 89
5.6.4 过程值变量 91
5.7 代码共享与位置无关代码 91
5.8 符号和多态语言支持 94
5.9 小结 96
5.10 进一步阅读 96
5.11 练习 97
第6章 自动产生代码生成器 99
6.1 简介代码生成器的自动生成 100
6.2 语法制导技术 100
6.2.1 代码生成器 102
6.2.2 代码生成器的产生器 103
6.2.3 删除链循环 110
6.2.4 删除句法阻滞 112
6.2.5 最后的考虑 115
6.3 语义制导的分析介绍 115
6.4 树模式匹配和动态规划 116
6.5 小结 120
6.6 进一步阅读 120
6.7 练习 121
第7章 控制流分析 123
7.1 控制流分析的方法 125
7.2 深度为主查找、前序遍历、后序遍历和宽度为主查找 128
7.3 必经结点和后必经结点 132
7.4 循环和强连通分量 139
7.5 可归约性 143
7.6 区间分析和控制树 144
7.7 结构分析 147
7.8 小结 156
7.9 进一步阅读 157
7.10 练习 157
第8章 数据流分析 159
8.1 一个例子：到达-定值 159
8.2 基本概念：格、流函数和不动点 163
8.3 数据流问题及其解决方法的分类 166
8.4 迭代数据流分析 168
8.5 流函数的格 171
8.6 基于控制树的数据流分析 172
8.7 结构分析 172
8.7.1 结构分析：向前问题 172
8.7.2 结构分析：向后问题 178
8.7.3 结构分析方程的表示 180
8.8 区间分析 181
8.9 其他方法 182
8.10 du链、ud链和网 183
8.11 静态单赋值形式 184
8.12 数组、结构和指针的处理 188
8.13 数据流分析器的自动构造 188
8.14 更贪婪的分析 189
8.15 小结 191
8.16 进一步阅读 192
8.17 练习 192
第9章 依赖关系分析和依赖图 195
9.1 依赖关系 195
9.2 基本块依赖dag 196
9.3 循环中的依赖关系 200
9.4 依赖关系测试 204
9.5 程序依赖图 207
9.6 动态分配的对象之间的依赖关系 209
9.7 小结 210
9.8 进一步阅读 211
9.9 练习 211
第10章 别名分析 213
10.1 各种现实程序设计语言中的别名 215
10.1.1 fortran 77中的别名 216
10.1.2 pascal中的别名 216
10.1.3 c中的别名 217
10.1.4 fortran 90中的别名 218
10.2 别名收集器 218
10.3 别名传播器 222
10.4 小结 227
10.5 进一步阅读 227
10.6 练习 228
第11章 优化简介 229
11.1 第12~18章讨论的全局优化 230
11.2 流敏感性和可能与一定信息 231
11.3 各种优化的重要性 231
11.4 优化的顺序与重复 232
11.5 进一步阅读 235
11.6 练习 235
第12章 前期优化 237
12.1 常数表达式计算（常数折叠） 237
12.2 聚合量标量替代 238
12.3 代数化简和重结合 240
12.3.1 地址表达式的代数化简和重结合 241
12.3.2 对浮点表达式应用代数化简 246
12.4 值编号 247
12.4.1 作用于基本块的值编号 247
12.4.2 全局值编号 251
12.5 复写传播 256
12.6 稀有条件常数传播 261
12.7 小结 267
12.8 进一步阅读 269
12.9 练习 269
第13章 冗余删除 271
13.1 公共子表达式删除 271
13.1.1 局部公共子表达式删除 272
13.1.2 全局公共子表达式删除 276
13.1.3 向前替代 284
13.2 循环不变代码外提 284
13.3 部分冗余删除 292
13.4 冗余删除和重结合 298
13.5 代码提升 299
13.6 小结 302
13.7 进一步阅读 302
13.8 练习 304
第14章 循环优化 305
14.1 归纳变量优化 305
14.1.1 识别归纳变量 306
14.1.2 强度削弱 312
14.1.3 活跃变量分析 319
14.1.4 归纳变量删除和线性函数测试替换 320
14.2 不必要边界检查的消除 325
14.3 小结 327
14.4 进一步阅读 329
14.5 练习 329
第15章 过程优化 331
15.1 尾调用优化和尾递归删除 331
15.2 过程集成 334
15.3 内嵌扩展 337
15.4 叶例程优化和收缩包装 338
15.4.1 叶例程优化 338
15.4.2 收缩包装 339
15.5 小结 341
15.6 进一步阅读 343
15.7 练习 343
第16章 寄存器分配 345
16.1 寄存器分配和指派 345
16.2 局部方法 346
16.3 图着色 347
16.3.1 图着色寄存器分配概述 347
16.3.2 顶层结构 349
16.3.3 网，可分配对象 350
16.3.4 冲突图 354
16.3.5 冲突图的表示 355
16.3.6 寄存器合并 358
16.3.7 计算溢出代价 359
16.3.8 修剪冲突图 361
16.3.9 指派寄存器 363
16.3.10 溢出符号寄存器 365
16.3.11 图着色寄存器分配的两个例子 367
16.3.12 其他问题 375
16.4 基于优先级的图着色 376
16.5 其他寄存器分配方法 377
16.6 小结 377
16.7 进一步阅读 378
16.8 练习 380
第17章 代码调度 381
17.1 指令调度 381
17.1.1 分支调度 382
17.1.2 表调度 385
17.1.3 自动生成指令调度器 390
17.1.4 超标量实现有关的调度 390
17.1.5 基本块调度中的其他问题 390
17.1.6 跨基本块边界的调度 392
17.2 前瞻取和上推 392
17.3 前瞻调度 393
17.4 软流水 393
17.4.1 窗口调度 395
17.4.2 展开-压实软流水 397
17.4.3 循环展开 400
17.4.4 变量扩张 403
17.4.5 寄存器重命名 404
17.4.6 软流水的其他方法 407
17.4.7 层次归约 407
17.5 踪迹调度 408
17.6 渗透调度 409
17.7 小结 411
17.8 进一步阅读 413
17.9 练习 413
第18章 控制流和低级优化 415
18.1 不可到达代码的删除 415
18.2 伸直化 417
18.3 if化简 419
18.4 循环化简 420
18.5 循环倒置 421
18.6 无开关化 422
18.7 分支优化 422
18.8 尾融合或交叉转移 423
18.9 条件传送 424
18.10 死代码删除 425
18.11 分支预测 429
18.12 机器方言和指令归并 430
18.13 小结 433
18.14 进一步阅读 433
18.15 练习 435
第19章 过程间分析与优化 437
19.1 过程间控制流分析：调用图 438
19.2 过程间数据流分析 445
19.2.1 流不敏感副作用分析 445
19.2.2 流敏感副作用：程序概要图 455
19.2.3 副作用计算中的其他问题 458
19.3 过程间常数传播 458
19.4 过程间别名分析 461
19.4.1 流不敏感别名分析 462
19.4.2 传值和传指针语言的过程间别名分析 471
19.5 过程间优化 473
19.6 过程间寄存器分配 475
19.6.1 连接时的寄存器分配 475
19.6.2 编译时的过程间寄存器分配 477
19.7 全局引用的聚合 477
19.8 过程间程序管理中的其他主题 478
19.9 小结 478
19.10 进一步阅读 480
19.11 练习 480
第20章 存储层次优化 483
20.1 数据和指令高速缓存的影响 484
20.2 指令高速缓存优化 485
20.2.1 利用硬件辅助：指令预取 485
20.2.2 过程排序 485
20.2.3 过程和基本块的放置 489
20.2.4 过程内的代码安置 489
20.2.5 过程分裂 492
20.2.6 过程内和过程间方法的结合 492
20.3 数组元素的标量替换 493
20.4 数据高速缓存优化 496
20.4.1 过程间的数据安排 497
20.4.2 循环转换 498
20.4.3 局部性与循环铺砌 502
20.4.4 利用硬件辅助：数据预取 504
20.5 标量优化与面向存储器的优化 505
20.6 小结 506
20.7 进一步阅读 508
20.8 练习 508
第21章 编译器实例分析与未来的发展趋势 509
21.1 sun用于sparc的编译器 510
21.1.1 sparc体系结构 510
21.1.2 sun sparc编译器 511
21.2 ibm power和powerpc体系结构的xl编译器 517
21.2.1 power和powerpc体系结构 517
21.2.2 xl编译器 518
21.3 dec用于alpha的编译器 524
21.3.1 alpha体系结构 524
21.3.2 alpha的gem编译器 525
21.4 intel 386体系结构上的intel参考编译器 530
21.4.1 intel 386体系结构 530
21.4.2 intel编译器 531
21.5 小结 538
21.6 编译器设计和实现未来的趋势 539
21.7 进一步阅读 539
附录a 本书使用的汇编语言指南 541
附录b 集合、序列、树、dag和函数的表示 549
附录c 软件资源 557
参考文献 561
索引 579
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