本书首先从正向角度介绍编译系统的一般原理和基本实现技术，主要内容有词法分析、语法分析、属性文法和语法制导翻译、语义分析和中间代码生成、代码优化、目标代码生成和多样化编译等；然后从反向角度介绍反编译的相关原理和技术，包括反编译及其关键要素，数据类型分析与恢复，高级控制流恢复技术，过程恢复，编译优化的反向处理，反编译与信息安全等。
本书可作为计算机相关专业本科高年级学生的相关课程教科书或教学参考书，也可供从事编程或者软件逆向分析工作的工程技术人员参考。

编译系统是计算机系统的重要组成部分,也是计算机科学、信息安全等领域的学习者必须掌握的知识领域。本书首次将编译与反编译的内容结合起来，不但从正向角度介绍编译系统的一般构造原理和基本实现方法，而且从逆向角度介绍反编译的相关原理和技术，有效提升读者的逆向思维能力。

主要特色
强调系统能力和逆向思维的培养：系统能力和逆向思维是计算机科学、信息安全专业人士需要具备的重要素质。本书基于作者多年来在编译系统方面的研究和教学，将编译和反编译技术的内容有机结合，使读者充分了解编译系统正向及反向相关技术与原理，培养读者的系统能力和逆向思维。
内容全面：本书不仅包括词法分析、语法分析、属性文法和语法制导翻译、语义分析和中间代码生成、代码优化、目标代码生成和多样化编译等经典编译技术的内容；也包括反编译及其关键要素、数据类型分析与恢复、高级控制流恢复、过程恢复、编译优化的反向处理、反编译与信息安全等内容，全面介绍编译与反编译的理论与技术。
理论联系实际：本书的内容及实例都来自于作者多年的教学和科研实践，将理论内容与工程实践有机结合，使读者既能掌握相关的理论知识，又能具备相关的实践能力。

“编译原理”是高等院校计算机科学与技术和软件工程专业的必修专业课之一，是一门理论与实践相结合的课程，对大学生科学思维的养成和解决实际问题能力的提高具有重要作用。“编译技术”是“编译原理”课程中介绍的关键技术，已经被广大计算机软件从业者所掌握和熟悉。“反编译技术”则是近几年得以迅速发展的新兴技术，许多计算机软件或信息安全从业者非常关心该项技术，但目前这方面的书籍较少，与“编译技术”结合起来讲解的更少。本书就是在这种需求以及编者在这两方面的科研实践体会的驱动下诞生的，目的是为计算机软件和信息安全从业者提供编译与反编译技术方面的知识和技能。
本书的编写得到了中国人民解放军信息工程大学和机械工业出版社的支持，在此表示诚挚的谢意。
本书由庞建民教授确定内容的选取和组织结构，由庞建民、陶红伟、刘晓楠、岳峰具体执笔，庞建民编写第1、9章，陶红伟编写第2、3、4、5、7章，刘晓楠编写第10、11、12、13章，岳峰编写第6、8、14、15章，最后由庞建民定稿。赵荣彩教授对本书的编写提出了许多宝贵的意见和建议，在此表示衷心的感谢。
本书力图反映编译与反编译及其相关领域的基础知识和发展方向，尝试用通用的语言讲述抽象的原理与技术，由于编者水平有限，书中难免有错误与欠妥之处，恳请读者批评指正。

编者

计算机\安全

编译系统是计算机系统的重要组成部分,也是计算机科学、信息安全等领域的学习者必须掌握的知识领域。本书不但从正向角度介绍编译系统的一般构造原理和基本实现方法，而且从逆向角度介绍反编译的相关原理和技术，首次将编译与反编译的内容结合起来论述，有效提升读者的逆向思维能力。
本书的主要特色
强调系统能力和逆向思维的培养：系统能力和逆向思维是计算机科学、信息安全专业人士需要具备的重要素质。本书基于作者多年来在编译系统方面的研究和教学，将编译和反编译技术的内容有机结合，使读者充分了解编译系统正向及反向相关技术与原理，对读者的系统能力和逆向思维进行有效地培养。
内容全面：本书不仅包括词法分析、语法分析、属性文法和语法制导翻译、语义分析和中间代码生成、代码优化、目标代码生成和多样化编译等经典编译技术的内容；也包括反编译及其关键要素、数据类型分析与恢复、高级控制流恢复技术、过程恢复、编译优化的反向处理、反编译与信息安全等内容，从正向和反向全面介绍编译理论与技术。
理论联系实际：本书的内容及实例都来自于作者多年的教学和科研实践，将理论内容与工程实践有机结合，使读者既能掌握相关的理论知识，又能具备相关的实践能力。

前言
教学建议
第1章　引论　　1
1.1　编译器与解释器　　1
1.2　编译过程　　2
1.3　编译器结构　　2
1.4　编译器的分类及生成　　3
1.5　高级语言及其分类　　3
1.6　编译的前端和后端　　4
1.7　C语言程序的编译流程　　4
1.8　UNIX/Linux环境中的make和makefile　　7
1.9　本章小结　　12
习题　　12
第2章　词法分析的理论与实践　　13
2.1　词法分析器的需求分析　　13
2.1.1　词法分析器的功能　　13
2.1.2　分离词法分析的原因　　14
2.2　词法分析器的设计　　15
2.2.1　输入及其处理　　15
2.2.2　单词符号的描述：正规文法和正规式　　15
2.2.3　单词符号的识别：超前搜索　　21
2.2.4　状态转换图及其实现　　22
2.3　有穷自动机　　28
2.3.1　确定的有穷自动机　　28
2.3.2　非确定的有穷自动机　　29
2.3.3　NFA到DFA的转化　　29
2.3.4　DFA的化简　　31
2.4　正规式和有穷自动机的等价性　　33
2.5　词法分析器的生成器　　35
2.6　本章小结　　37
习题　　37
第3章　语法分析　　39
3.1　上下文无关文法　　39
3.1.1　上下文无关文法的定义　　39
3.1.2　语法树和推导　　40
3.1.3　二义性　　43
3.2　语法分析器的功能　　45
3.3　自上而下的语法分析　　45
3.3.1　LL(1)分析方法　　45
3.3.2　预测分析程序　　53
3.4　自下而上的语法分析　　56
3.4.1　移进与归约　　56
3.4.2　LR分析　　57
3.4.3　LR(0)分析　　60
3.4.4　SLR(1)分析　　66
3.4.5　LR(1)分析　　69
3.4.6　LALR(1)分析　　72
3.4.7　分析方法比较　　76
3.5　语法分析器的生成器　　76
3.6　本章小结　　78
习题　　78
第4章　语义分析与处理　　81
4.1　语法制导定义与语法制导翻译　　82
4.2　中间语言　　91
4.3　语句的翻译　　95
4.3.1　说明语句的翻译　　95
4.3.2　赋值语句的翻译　　100
4.3.3　控制语句的翻译　　106
4.3.4　过程调用语句的翻译　　120
4.4　本章小结　　121
习题　　121
第5章　符号表　　124
5.1　符号表的作用　　124
5.2　符号表的内容　　125
5.3　符号表的组织　　127
5.4　符号表的实现　　129
5.5　名字的作用域　　132
5.6　本章小结　　135
习题　　135
第6章　运行时存储组织　　137
6.1　静态存储分配　　138
6.2　动态存储分配　　138
6.3　栈式动态存储分配　　140
6.3.1　简单的栈式存储分配的实现　　140
6.3.2　嵌套过程语言的栈式实现　　141
6.4　堆式动态存储分配　　145
6.5　存储分配与安全性　　146
6.5.1　缓冲区溢出原理　　146
6.5.2　缓冲区溢出的防范　　147
6.6　本章小结　　148
习题　　148
第7章　优化　　150
7.1　优化技术简介　　150
7.2　局部优化　　151
7.3　循环优化　　161
7.4　全局优化　　172
7.4.1　到达–定值数据流分析　　173
7.4.2　活跃变量数据流分析和
定值–引用数据流分析　　178
7.4.3　可用表达式数据流分析　　182
7.4.4　复写传播数据流分析　　186
7.5　本章小结　　192
习题　　193
第8章　目标代码生成　　196
8.1　代码生成器设计中的问题　　196
8.1.1　代码生成器的输入　　196
8.1.2　目标程序　　196
8.1.3　指令选择　　197
8.1.4　变量存储空间分配　　197
8.2　寄存器分配　　197
8.2.1　寄存器分配描述　　198
8.2.2　线性扫描的寄存器分配　　199
8.2.3　图着色的寄存器分配　　201
8.3　窥孔优化　　202
8.3.1　规则提取　　202
8.3.2　扫描匹配和等价语义转换　　203
8.3.3　举例说明　　205
8.4　一个代码生成器实例　　205
8.4.1　待用信息和活跃信息　　206
8.4.2　寄存器描述和地址描述　　207
8.4.3　代码生成算法　　208
8.5　本章小结　　209
习题　　209
第9章　多样化编译　　210
9.1　软件多样化需求　　210
9.2　多变体执行及其环境　　211
9.3　海量软件多样性　　212
9.4　多样化编译技术　　213
9.5　多样化编译的应用　　216
9.6　本章小结　　217
习题　　217
第10章　反编译及其关键要素　　218
10.1　什么是反编译　　218
10.1.1　反编译概念　　218
10.1.2　编译与反编译　　219
10.1.3　反编译器　　219
10.2　反编译的基本过程　　219
10.2.1　按照反编译技术实施的顺序划分　　220
10.2.2　按照反编译实践中的具体操作划分　　224
10.2.3　按照反编译器的功能块划分　　227
10.3　反编译的前世今生　　228
10.3.1　建立——20世纪60年代　　228
10.3.2　发展——20世纪70年代　　229
10.3.3　瓶颈期——20世纪80年代　　231
10.3.4　反编译的春天来了——20世纪90年代　　232
10.3.5　持续的研究——进入21世纪　　235
10.3.6　身边的反编译——我国对反编译的研究　　236
10.4　反编译的局限、先决条件和评价指标　　236
10.4.1　反编译技术面临的宏观问题　　236
10.4.2　反编译技术面临的技术性问题　　237
10.4.3　反编译的先决条件　　238
10.4.4　反编译器的评价指标　　238
10.5　反编译的应用领域和研究重点　　239
10.5.1　应用领域　　239
10.5.2　研究重点　　239
10.6　本章小结　　240
习题　　240
第11章　反编译器的整体框架　　241
11.1　“I型”反编译器的框架　　241
11.1.1　上下文环境的衔接　　241
11.1.2　dcc反编译器的框架　　242
11.2　经典多源反编译框架简介　　243
11.2.1　UQBT　　243
11.2.2　Hex-Rays　　247
11.2.3　BAP　　247
11.3　具备静态反编译能力的二进制翻译器ITA　　248
11.3.1　ITA总体框架　　 248
11.3.2　二进制文件解码　　249
11.3.3　语义映射　　251
11.3.4　过程抽象分析　　251
11.3.5　优化代码消除　　 251
11.3.6　C代码产生器　　252
11.3.7　从ITA看静态反编译存在的普遍问题　　252
11.3.8　对ITA静态反编译框架的扩展ITA-E　　253
11.4　具备动静结合反编译能力的二进制翻译器UTP-MBC　　254
11.4.1　UTP-MBC架构设计需要解决的主要问题　　255
11.4.2　UTP-MBC翻译器的相关研究　　256
11.4.3　一体化翻译架构设计　　257
11.5　本章小结　　260
习题　　261
第12章　反编译中的指令解码和语义描述与映射　　262
12.1　指令描述和指令解码　　262
12.1.1　相关研究　　262
12.1.2　编解码描述语言SLED　　263
12.1.3　基于SLED的x64指令描述和解码　　266
12.1.4　SLED在多源一体解码体系中的应用　　270
12.2　指令的语义映射　　275
12.2.1　相关研究　　276
12.2.2　语义描述语言SSL　　276
12.2.3　中间表示　　282
12.2.4　一个示例——指令原子语义描述语言ASDL　　284
12.3　本章小结　　288
习题　　288
第13章　反编译中的恢复技术　　290
13.1　数据流和数据恢复　　290
13.1.1　数据流分析　　290
13.1.2　数据恢复方法——以IA-64架构上的反编译为例　　297
13.1.3　小结　　310
13.2　高级控制流恢复　　310
13.2.1　控制流恢复概述　　311
13.2.2　高级控制流恢复分析　　315
13.2.3　结构化算法介绍　　318
13.2.4　可能的问题与解决办法　　325
13.2.5　小结　　325
13.3　过程恢复　　325
13.3.1　相关知识简介　　326
13.3.2　库函数的识别技术　　328
13.3.3　用户自定义函数的过程恢复　　335
13.4　本章小结　　349
习题　　349
第14章　编译优化的反向处理　　350
14.1　常用的编译优化方法　　350
14.1.1　编译优化的原则　　350
14.1.2　优化手段的分类　　350
14.2　部分编译优化的消除——谓词执行　　351
14.2.1　谓词执行　　351
14.2.2　IA-64平台的谓词指令　　351
14.2.3　谓词消除　　353
14.3　本章小结　　358
习题　　358
第15章　反编译与信息安全　　359
15.1　基于反编译的恶意行为识别　　359
15.1.1　恶意代码检测背景　　359
15.1.2　文件格式异常信息　　363
15.1.3　指令序列层行为信息提取　　366
15.1.4　函数调用信息提取　　369
15.2　反编译在恶意代码检测中的应用　　377
15.2.1　系统架构的提出　　377
15.2.2　推理算法研究的基本内容　　378
15.2.3　恶意特征生成　　380
15.2.4　推理规则库的建立　　381
15.2.5　多重多维模糊推理算法的研究与实现　　385
15.3　本章小结　　391
习题　　391
参考文献　　392