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AI编译工程师实战100例

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构建简单的表达式求值器

实现一个支持加减乘除和括号的表达式解… · 并输出求值结果

构建简单的表达式…实现一个支持加减…

将表达式转换为逆波兰表示法

将中缀表达式转换为逆波兰表达式 · 并演示求值过程

将表达式转换为逆…缀表达式转换为逆…

实现一个简单的词法分析器

编写一个词法分析器 · 将源代码字符串拆分为序列 · 支持标识符

实现一个简单的词…编写一个词法分析…

构建递归下降解析器

为简单的算术表达式文法实现递归下降解… · 生成抽象语法树（AST）

构建递归下降解析…为简单的算术表达…

实现运算符优先级解析

使用优先级爬升法解析表达式 · 正确处理运算符优先级和结合性

实现运算符优先级…使用优先级爬升法…

生成三地址代码

将简单表达式转换为三地址代码（TAC… · 并输出中间表示

生成三地址代码TAC

实现基本块划分

将三地址代码划分为基本块 · 用于后续优化

实现基本块划分将三地址代码划分…

构建控制流图

从基本块构建控制流图（CFG） · 并识别基本块之间的跳转关系

构建控制流图CFG

实现活跃变量分析

在CFG上进行活跃变量分析 · 计算每个基本块入口和出口的活跃变量集…

实现活跃变量分析CFG

实现到达定值分析

在CFG上进行到达定值分析 · 计算每个程序点的定值集合

实现到达定值分析CFG

实现可用表达式分析

在CFG上进行可用表达式分析 · 识别可复用的表达式

实现可用表达式分…CFG

实现常量传播优化

在CFG上执行常量传播 · 将变量替换为常量值

实现常量传播优化CFG

实现复制传播优化

在CFG上执行复制传播 · 消除冗余的复制语句

实现复制传播优化CFG

实现死代码消除

基于活跃变量分析 · 删除对后续计算无影响的死代码

实现死代码消除基于活跃变量分析

实现公共子表达式消除

利用可用表达式分析 · 消除重复计算的公共子表达式

实现公共子表达式…利用可用表达式分…

实现循环不变式外提

识别循环中的不变计算 · 并将其外提到循环之前

实现循环不变式外…识别循环

实现强度削减优化

将循环中的乘法等昂贵运算替换为加法等…

实现强度削减优化将循环

实现归纳变量消除

识别并消除循环中的归纳变量 · 简化循环结构

实现归纳变量消除识别并消除循环

实现循环展开

将循环体复制多次以减少循环控制开销

实现循环展开将循环体复制多次…

实现函数内联

将函数调用替换为函数体 · 并处理参数和返回值

实现函数内联将函数调用替换为…

实现尾调用优化

将尾递归或尾调用转换为循环 · 避免栈溢出

实现尾调用优化将尾递归或尾调用…

实现静态单赋值形式转换

将普通IR转换为SSA形式 · 插入phi函数

实现静态单赋值形…IR

实现SSA破坏

将SSA形式转换回可执行代码 · 消除phi函数

实现支配树构建

计算CFG的支配树 · 用于优化和代码生成

实现支配树构建CFG

实现循环识别

基于支配树识别自然循环 · 并确定循环头和循环体

实现循环识别基于支配树识别自…

实现基于SSA的常量传播

在SSA形式上执行常量传播 · 利用phi函数处理分支

SSA实现基于

实现基于SSA的死代码消除

在SSA形式上删除无用的phi函数和…

SSA实现基于

实现全局值编号

在SSA形式上识别冗余计算 · 进行全局值编号

实现全局值编号SSA

实现条件常量传播

结合分支条件进行常量传播 · 消除不可达分支

实现条件常量传播结合分支条件进行…

实现部分冗余消除

在CFG上执行部分冗余消除 · 减少重复计算

实现部分冗余消除CFG

实现代码提升

将计算从循环中提升到循环外 · 减少执行次数

实现代码提升将计算从循环

实现指令调度

对基本块内的指令进行重排 · 以优化流水线执行

实现指令调度对基本块内的指令…

实现寄存器分配（简单图着色）

使用图着色算法为变量分配寄存器 · 处理溢出

实现寄存器分配简单图着色

实现线性扫描寄存器分配

使用线性扫描算法为变量分配寄存器 · 适用于快速编译

实现线性扫描寄存…使用线性扫描算法…

实现栈帧布局

为函数调用设计栈帧 · 包括局部变量 · 参数和返回地址

实现栈帧布局为函数调用设计栈…

实现x86-64汇编代码生成

将三地址代码转换为x86-64汇编指… · 并处理操作数选择

实现ARM汇编代码生成

将三地址代码转换为ARM汇编指令 · 并处理条件执行

实现简单类型检查器

为小型语言实现静态类型检查 · 支持基本类型和函数类型

实现简单类型检查…为小型语言实现静…

实现类型推断

为无类型标注的语言实现Hindley…

实现类型推断Hindley

实现语法树到中间代码的转换

将AST转换为中间表示（如三地址代码… · 并处理控制流

实现语法树到间代码的转换

实现词法作用域解析

为嵌套作用域的语言实现符号表 · 并解析变量绑定

实现词法作用域解…为嵌套作用域的语…

实现闭包转换

将高阶函数转换为闭包表示 · 并处理自由变量

实现闭包转换将高阶函数转换为…

实现lambda提升

将嵌套函数提升为顶层函数 · 并传递环境参数

实现垃圾回收（标记-清除）

为运行时实现简单的标记-清除垃圾回收…

实现垃圾回收标记

实现垃圾回收（复制式）

实现半空间复制垃圾回收器 · 并处理对象移动

实现垃圾回收复制式

实现对象布局

设计并实现对象的内存布局 · 包括头部 · 字段和对齐

实现对象布局设计并实现对象的…

实现虚方法表

为面向对象语言实现虚方法分派 · 使用vtable

实现虚方法表为面向对象语言实…

实现异常处理机制

在编译器中生成异常处理代码 · 包括try-catch块

实现异常处理机制编译器

实现延迟求值

将表达式转换为惰性求值形式 · 使用thunk

实现延迟求值将表达式转换为惰…

实现模式匹配编译

将函数式语言中的模式匹配编译为决策树

实现模式匹配编译将函数式语言

实现代数数据类型表示

为代数数据类型设计内存表示 · 并实现构造和访问

实现代数数据类型…为代数数据类型设…

实现多态类型编译

将多态函数编译为单态版本 · 或使用类型擦除

实现多态类型编译将多态函数编译为…

实现泛型特化

为泛型函数生成特化版本 · 提高性能

实现泛型特化为泛型函数生成特…

实现向量化优化

将循环中的标量运算转换为SIMD指令

实现向量化优化SIMD

实现自动并行化

识别可并行循环 · 并生成并行代码（如OpenMP）

实现自动并行化识别可并行循环

实现缓存优化（循环分块）

对嵌套循环进行分块 · 提高缓存局部性

实现缓存优化循环分块

实现数组边界检查消除

通过分析消除冗余的数组边界检查

实现数组边界检查…通过分析消除冗余…

实现空指针检查消除

在类型安全的语言中消除不必要的空指针…

实现空指针检查消…类型安全的语言

实现逃逸分析

分析对象是否逃逸 · 以决定栈上分配或标量替换

实现逃逸分析分析对象是否逃逸

实现锁消除

在逃逸分析的基础上消除不必要的锁操作

实现锁消除逃逸分析的基础上…

实现JIT编译（简单解释器）

实现一个简单的即时编译器 · 将热点代码编译为机器码

实现AOT编译

将高级语言提前编译为本地可执行文件

实现增量编译

支持只重新编译修改过的模块 · 提高编译速度

实现增量编译支持只重新编译修…

实现编译缓存

缓存编译结果 · 避免重复编译

实现编译缓存缓存编译结果

实现并行编译

将多个文件并行编译 · 提高编译速度

实现并行编译将多个文件并行编…

实现编译错误恢复

在解析错误后继续解析 · 并报告多个错误

实现编译错误恢复解析错误后继续解…

实现编译警告系统

在编译过程中生成警告信息 · 如未使用变量

实现编译警告系统编译过程

实现调试信息生成

生成DWARF调试信息 · 支持断点和变量查看

实现调试信息生成DWARF

实现源代码映射

生成源映射文件 · 将编译后代码映射回源代码

实现源代码映射生成源映射文件

实现profiling支持

在编译器中插入性能分析代码 · 统计函数执行次数

profiling实现

实现覆盖率检测

插入代码覆盖率检测 · 统计语句执行情况

实现覆盖率检测插入代码覆盖率检…

实现sanitizer（地址检查）

在编译时插入内存访问检查 · 检测越界和释放后使用

sanitizer实现

实现控制流完整性检查

在间接跳转前插入检查 · 防止控制流劫持

实现控制流完整性…间接跳转前插入检…

实现栈保护

在函数入口和出口插入栈金丝雀 · 检测栈溢出

实现栈保护函数入口

实现整数溢出检查

在算术运算后插入溢出检查 · 并报告错误

实现整数溢出检查算术运算后插入溢…

实现浮点异常处理

配置浮点环境 · 捕获除零等异常

实现浮点异常处理配置浮点环境

实现多语言互操作

生成符合C ABI的代码 · 支持与C库互操作

实现多语言互操作ABI

实现WebAssembly目标

将中间代码编译为WebAssembl…

WebAssembly实现

实现GPU内核编译

将简单循环编译为CUDA或OpenC…

实现量子电路编译

将量子算法描述编译为量子门序列

实现量子电路编译将量子算法描述编…

实现DSL嵌入式编译

为特定领域语言设计嵌入式编译流程

实现元编程支持

在编译器中支持宏或模板元编程

实现元编程支持编译器

实现编译期反射

在编译时获取类型信息并生成代码

实现编译期反射编译时获取类型信…

实现代码生成模板

使用模板引擎生成代码 · 如AST到代码

实现代码生成模板使用模板引擎生成…

实现编译器测试框架

编写测试用例 · 验证编译器正确性

实现编译器测试框…编写测试用例

实现模糊测试

生成随机程序输入 · 测试编译器的鲁棒性

实现模糊测试生成随机程序输入

实现编译器基准测试

使用标准基准测试集评估编译器的性能

实现编译器基准测…使用标准基准测试…

实现编译时间优化

分析编译过程 · 优化编译器的性能

实现编译时间优化分析编译过程

实现内存使用优化

减少编译器自身的内存占用 · 如使用池分配

实现内存使用优化减少编译器自身的…

实现增量式垃圾回收

为编译器运行时实现增量式垃圾回收

实现增量式垃圾回…为编译器运行时实…

实现并发垃圾回收

实现与程序并发执行的垃圾回收器

实现并发垃圾回收实现

实现分代垃圾回收

实现分代垃圾回收 · 提高回收效率

实现分代垃圾回收提高回收效率

实现对象晋升

在分代回收中 · 将存活对象晋升到老年代

实现对象晋升分代回收

实现写屏障

在对象引用更新时插入写屏障 · 支持分代回收

实现写屏障对象引用更新时插…

实现读屏障

在对象读取时插入读屏障 · 支持并发回收

实现读屏障对象读取时插入读…

实现编译为LLVM IR

将高级语言转换为LLVM IR · 并利用LLVM优化

实现自定义优化pass

在LLVM中编写一个自定义的优化pa…

pass实现自定义优化

实现GCC插件

编写GCC插件 · 在编译过程中执行自定义分析

实现解释器与编译器的混合执行

实现一个混合执行引擎 · 先解释后编译热点代码

实现解释器编译器的混合执行

实现多后端支持

设计编译器架构 · 支持多种目标架构

实现多后端支持设计编译器架构