书名：编译器设计（第3版）
定价：229.8
ISBN：9787115689955
作者：[美]基思·D. 库珀（Keith D. Cooper）[美]琳达·托克森
版次：第1版
出版时间：2026-07

内容提要：
本书是编译器设计领域的**，是构建现代优化编译器的*指南，其中汲取了编译器构建领域大量的经验，以帮助学生掌握整体设计思路，同时引导学生了解构建有效的优化编译器所*需的许多重要而微妙的细节。本书主要从以下四部分详解了编译器的设计过程：*部分涉及编译器前端设计以及自动构造前端工具的算法；*部分不仅探讨了如何将源代码映射到编译器的中间表示，还研究了前端可以为优化器和后端所生成的代码类型；第三部分介绍了代码优化；第四部分重点介绍了编译器后端的主要算法，包括指令选择、指令调度和寄存器分配。第3版涵盖了编译器技术的*发展，新增章节侧重于语义加工、对命名和寻址的运行时支持，以及表达式、赋值和控制结构的代码形式。



作者简介：
基思?D. 库珀（Keith D. Cooper），莱斯大学计算机科学系计算工程专业Doerr特聘教授，曾任该系系主任。库珀博士的研究课题涵盖过程间数据流分析、标量指令优化、寄存器分配以及指令调度等方面。 琳达?托克森（Linda Torczon），莱斯大学计算机科学系*研究员，其研究内容主要包括代码生成、过程间数据流分析和优化，以及编程环境。

目录：
第 1章 编译概述 1
1.1 引言 1
1.2 编译器结构 5
1.3 翻译过程概述 8
1.3.1 前端 9
1.3.2 优化器 11
1.3.3 后端 12
1.4 工程实践 17
1.5 总结与展望 18
本章注释 18
练习题 19
第 2章 扫描器 20
2.1 引言 20
2.2 识别单词 22
2.2.1 识别器的形式化表述 24
2.2.2 识别更复杂的单词 25
2.3 正则表达式 27
2.3.1 形式化表示法 28
2.3.2 正则表达式样例 29
2.3.3 正则表达式的闭包性质 32
2.4 从正则表达式到扫描器 34
2.4.1 非确定有限自动机 35
2.4.2 从正则表达式到NFA：Thompson构造法 37
2.4.3 从NFA到DFA：子集构造法 38
2.4.4 *小化DFA 41
2.4.5 将DFA用作扫描器 45
2.5 实现扫描器 49
2.5.1 表驱动扫描器 49
2.5.2 直接编码扫描器 52
2.5.3 手动编写扫描器 54
2.5.4 实践中的问题 54
2.6 进阶内容 58
2.6.1 从DFA到正则表达式 58
2.6.2 无闭包正则表达式 59
2.6.3 DFA*小化的一种替代算法 60
2.7 总结与展望 62
本章注释 63
练习题 63
第3章 解析器 66
3.1 引言 66
3.2 语法的表示 67
3.2.1 为什么不使用正则表达式 68
3.2.2 上下文无关文法 69
3.2.3 更复杂的例子 71
3.2.4 将含义嵌入结构中 74
3.2.5 找出输入串的推导过程 76
3.3 自顶向下解析 77
3.3.1 文法转换 78
3.3.2 自顶向下的递归下降解析器 88
3.3.3 表驱动LL(1) 解析器 89
3.4 自底向上解析 93
3.4.1 LR(1) 解析算法 95
3.4.2 建立LR(1) 解析表 100
3.4.3 表构造中的错误 108
3.5 实践中的问题 111
3.5.1 错误恢复 111
3.5.2 一元运算符 112
3.5.3 上下文相关二义性的处理 113
3.6 进阶内容 114
3.6.1 优化文法 115
3.6.2 缩小LR(1) 解析表的体积 116
3.7 总结与展望 120
本章注释 121
练习题 121
第4章 中间表示 124
4.1 引言 124
4.2 IR的分类体系 126
4.3 图IR 129
4.3.1 与语法相关的树 129
4.3.2 图 132
4.4 线性IR 136
4.4.1 栈机器代码 137
4.4.2 三地址代码 138
4.4.3 线性代码的表示 139
4.4.4 从线性代码构造CFG 140
4.5 符号表 143
4.5.1 名称解析 144
4.5.2 表的实现 146
4.6 命名空间 148
4.6.1 IR中的命名空间 148
4.6.2 静态单赋值形式 151
4.7 内存中值的放置 153
4.7.1 内存模型 154
4.7.2 在寄存器中保留值 156
4.7.3 将值分配到数据区 156
4.8 总结与展望 159
本章注释 159
练习题 160
第5章 语法驱动翻译 163
5.1 引言 163
5.2 背景 165
5.3 语法驱动翻译概述 166
5.3.1 第 一个例子 166
5.3.2 翻译表达式 168
5.3.3 控制流语句的翻译 173
5.4 建立命名环境的模型 176
5.4.1 词法层级 177
5.4.2 继承层级 181
5.4.3 可见性 184
5.4.4 执行编译时名称解析 185
5.5 类型信息 186
5.5.1 类型在翻译中的作用 186
5.5.2 类型系统的组成部分 188
5.5.3 表达式的类型推导 191
5.6 存储布局 194
5.6.1 存储类和数据区 195
5.6.2 虚拟地址空间中的布局 196
5.6.3 存储分配 198
5.6.4 在翻译过程中安排存储分配 202
5.6.5 对齐限制和填充 202
5.7 进阶内容 204
5.7.1 文法结构与结合性 204
5.7.2 类型推导中的难题 206
5.7.3 相对偏移与缓存性能 207
5.8 总结与展望 208
本章注释 209
练习题 209
第6章 过程的实现 212
6.1 引言 212
6.2 背景 215
6.3 命名的运行时支持 217
6.3.1 类Algol语言的运行时支持 218
6.3.2 面向对象语言的运行时支持 222
6.4 过程间值传递 226
6.4.1 参数传递 227
6.4.2 返回值 229
6.4.3 为非局部变量建立可寻址性 230
6.5 标准化链接 234
6.6 进阶内容 238
6.6.1 显式堆管理 238
6.6.2 隐式释放 241
6.7 总结与展望 244
本章注释 245
练习题 245
第7章 代码形式 250
7.1 引言 250
7.2 算术运算符 252
7.2.1 表达式中的函数调用 254
7.2.2 混合类型表达式 254
7.2.3 减少对寄存器的需求 256
7.3 值的访问方法 258
7.3.1 标量变量的访问方法 258
7.3.2 聚合对象的访问方法 260
7.3.3 范围检查 266
7.4 布尔运算符和关系运算符 267
7.4.1 关系表达式的硬件支持 268
7.4.2 硬件支持的变化形式 270
7.5 控制流结构 272
7.5.1 条件执行 273
7.5.2 循环与迭代 274
7.5.3 case语句 277
7.6 字符串的处理 281
7.6.1 字符串的长度 281
7.6.2 字符串的赋值 281
7.6.3 字符串的连接 282
7.6.4 字符串操作的优化 282
7.7 过程调用 283
7.7.1 实参求值 284
7.7.2 保存与恢复寄存器 285
7.8 总结与展望 286
本章注释 287
练习题 287
第8章 优化简介 291
8.1 引言 291
8.2 背景 292
8.2.1 例子 293
8.2.2 对优化的考虑 297
8.2.3 优化的机会 299
8.3 优化的范围 300
8.4 局部优化 303
8.4.1 局部值编号 303
8.4.2 树高平衡 309
8.5 区域优化 316
8.5.1 *局部值编号 317
8.5.2 循环展开 319
8.6 全局优化 322
8.6.1 使用活跃集合查找未初始化变量 322
8.6.2 全局代码置放 327
8.7 过程间优化 332
8.7.1 内联替换 333
8.7.2 过程置放 336
8.7.3 针对过程间优化的编译器组织结构 340
8.8 总结与展望 341
本章注释 342
练习题 343
第9章 数据流分析 347
9.1 引言 347
9.2 迭代数据流分析 349
9.2.1 支配 349
9.2.2 活跃变量分析 353
9.2.3 数据流分析的局限 357
9.2.4 其他数据流问题 359
9.3 SSA 形式 363
9.3.1 构建SSA的简单方法 365
9.3.2 支配边界 366
9.3.3 放置 函数 369
9.3.4 重命名 372
9.3.5 从SSA形式转出为常规形式 377
9.3.6 使用SSA形式 383
9.4 过程间分析 387
9.4.1 构造调用图 387
9.4.2 过程间常量传播 389
9.5 进阶内容 393
9.5.1 结构化的数据流分析和可归约性 393
9.5.2 加速支配计算所用迭代框架的算法 396
9.6 总结与展望 398
本章注释 398
练习题 399
第 10章 标量优化 402
10.1 引言 402
10.2 死代码* 405
10.2.1 *无用代码 406
10.2.2 *无用控制流 408
10.2.3 *不可达代码 410
10.3 代码移动 411
10.3.1 惰性代码移动 412
10.3.2 代码提升 419
10.4 特化 420
10.4.1 尾调用优化 420
10.4.2 叶调用优化 421
10.4.3 参数提升 422
10.5 冗余* 423
10.5.1 值相同与名称相同 423
10.5.2 基于支配者的值编号 424
10.6 为其他变换创造机会 427
10.6.1 *块克隆 427
10.6.2 过程克隆 429
10.6.3 循环判断外提 429
10.6.4 重命名 430
10.7 进阶内容 431
10.7.1 组合优化 431
10.7.2 强度削弱 435
10.7.3 优化序列的选择 443
10.8 总结与展望 444
本章注释 445
练习题 446
第 11章 指令选择 448
11.1 引言 448
11.2 背景 451
11.2.1 ISA设计对指令选择的影响 452
11.2.2 一个示意性的例子 454
11.2.3 特定的匹配 456
11.3 基于窥孔优化的指令选择 457
11.3.1 窥孔优化 457
11.3.2 简化器 459
11.3.3 匹配器 462
11.4 基于树模式匹配的指令选择 463
11.4.1 树的表示方法 464
11.4.2 重写规则 464
11.4.3 计算覆盖方案 468
11.4.4 工具 474
11.5 进阶内容 476
11.5.1 学习窥孔模式 476
11.5.2 生成指令序列 477
11.6 总结与展望 477
本章注释 478
练习题 479
第 12章 指令调度 480
12.1 引言 480
12.2 背景 482
12.2.1 影响性能的体系结构特性 483
12.2.2 指令调度问题 485
12.3 局部调度 488
12.3.1 算法 489
12.3.2 重命名 489
12.3.3 构建依赖图 491
12.3.4 计算优先级 493
12.3.5 列表调度 493
12.3.6 前向列表调度与后向列表调度 496
12.4 区域调度 499
12.4.1 *局部调度 499
12.4.2 踪迹调度 500
12.4.3 *块克隆 502
12.5 进阶内容 504
12.5.1 软件流水线背后的策略 504
12.5.2 软件流水线化算法 507
12.5.3 *一个例子 511
12.6 总结与展望 512
本章注释 512
练习题 513
第 13章 寄存器分配 516
13.1 引言 516
13.2 背景 518
13.2.1 适于寄存器分配的命名空间：活跃范围 518
13.2.2 干涉 520
13.2.3 溢出代码 522
13.2.4 寄存器类别 523
13.3 局部寄存器分配 525
13.3.1 局部分配器中的重命名 527
13.3.2 分配和指派 528
13.4 基于图着色的全局分配 532
13.4.1 寻找全局LR 534
13.4.2 构建干涉图 535
13.4.3 合并复制操作 537
13.4.4 估算全局溢出开销 538
13.4.5 对图进行着色 539
13.4.6 插入溢出和恢复代码 542
13.4.7 处理有重叠的寄存器类别 542
13.5 进阶内容 546
13.5.1 保守的合并算法 546
13.5.2 改进的溢出策略 547
13.5.3 其他形式的LR 549
13.6 总结与展望 552
本章注释 552
练习题 553
第 14章 运行时优化 556
14.1 引言 556
14.2 背景 559
14.2.1 执行模型 560
14.2.2 编译触发程序 562
14.2.3 优化的粒度 563
14.2.4 改进的来源 564
14.2.5 构建运行时优化器 567
14.3 热踪迹优化 567
14.3.1 执行流程 568
14.3.2 踪迹的链接 572
14.4 热方法优化 574
14.4.1 混合模式环境中的热方法 575
14.4.2 本地代码环境中的热方法 579
14.5 进阶内容 582
14.5.1 优化级别 582
14.5.2 栈上替换 583
14.5.3 代码缓存管理 584
14.5.4 管理对源代码的更改 585
14.6 总结与展望 587
本章注释 587
练习题 588
附录A ILOC 590
附录B 数据结构 601
参考文献 619