کتاب Clang Compiler Frontend: Understand internals of a top-rated C/C++ compiler frontend and create your own tools (کامپایلر فرانت اند Clang: اطلاعات داخلی یک کامپایلر C/C++ با رتبه برتر را بشناسید و ابزارهای خود را ایجاد کنید) برای زبان‌های برنامه‌نویسی C/C++ و Objective-C است که بخشی از پروژه LLVM است.
کلمه \”Clang\” می‌تواند به بخش مقدماتی کامپایلر که تجزیه و تحلیل معنایی را انجام می‌دهد یا به خود کامپایلر که به عنوان راننده کامپایلر نیز شناخته می‌شود اشاره داشته باشد. درایور مسئول هماهنگی اجزای مختلف کامپایلر مانند frontend و end-end و همچنین اسمبلر و لینکر است.
در ادامه مقدمه‌ای از کتاب Clang Compiler Frontend را از زبان نویسنده شرح خواهیم داد.
مقدمه‌ای بر کتاب Clang Compiler Frontend:
ماشین مجازی سطح پایین (LLVM)
ماشین مجازی سطح پایین (LLVM) مجموعه‌ای از فناوری‌های ماژولار و قابل‌استفاده‌ی کامپایلر و ابزارچین (toolchain) است که برای توسعه‌ی کامپایلرها و ابزارهای وابسته به کامپایلرها مانند ابزارهای بررسی ایراد (linter) و بازچینی (refactoring) به کار می‌رود.
LLVM با زبان C++ نوشته شده است و می‌تواند مثال خوبی از یک پروژه‌ی خوش‌ساختار در نظر گرفته شود که از تکنیک‌های جالبی برای افزایش قابلیت استفاده‌ی مجدد و کارایی آن استفاده می‌کند. این پروژه همچنین می‌تواند نمونه‌ی عالی از معماری کامپایلر در نظر گرفته شود؛ کندوکاو در آن به شما درکی از چگونگی سازماندهی و عملکرد کامپایلرها می‌دهد. این دانش به فهم الگوهای استفاده و به‌کارگیری مناسب آن‌ها کمک می‌کند.
یکی از اجزای کلیدی LLVM کامپایلر C/C++ شناخته‌شده به نام Clang است. این کامپایلر به‌طور گسترده‌ای در شرکت‌های مختلف استفاده می‌شود و به‌عنوان کامپایلر پیش‌فرض برای برخی از محیط‌های توسعه، به‌ویژه برای توسعه‌ی macOS، تعیین شده است.
در کتاب Clang Compiler Frontend، تمرکز اصلی ما بررسی Clang، به ویژه فرونتِند آن (بخشی که نزدیک‌تر به زبان برنامه‌نویسی C/C++ است) خواهد بود. به‌طور خاص، کتاب شامل مثال‌هایی خواهد بود که نشان می‌دهد استاندارد C++ چگونه درون کامپایلر پیاده‌سازی می‌شود.
جنبه‌ی محوریِ طراحی LLVM ماژولار بودن آن است که به ساخت ابزارهای سفارشی که از قابلیت‌های جامع کامپایلر بهره می‌برند، کمک می‌کند. یک نمونه‌ی قابل‌توجه که در کتاب پوشش داده می‌شود، چارچوب بررسی ایراد Clang-Tidy است که برای شناسایی الگوهای نامطلوب کد و پیشنهاد اصلاحات طراحی شده است. اگرچه این ابزار شامل چند صد بررسی می‌شود، اما ممکن است مورد خاصی را که برای نیازهای پروژه‌ی شما مناسب است پیدا نکنید. با این حال، این کتاب به شما بنیان لازم برای توسعه‌ی چنین بررسی ایرادی از ابتدا را می‌دهد.
LLVM پروژه‌ای در حال تکامل است که هر سال دو نسخه‌ی اصلی منتشر می‌کند. در زمان نگارش کتاب Clang Compiler Frontend، آخرین نسخه‌ی پایدار نسخه‌ی 17 بود. در همین حال، نسخه‌ی کاندیدای انتشار برای نسخه‌ی 18 در ژانویه‌ی 2024 معرفی شد و انتظار می‌رود انتشار رسمی آن همزمان با انتشار کتاب باشد. محتوای کتاب با آخرین نسخه‌ی کامپایلر، نسخه‌ی 18، تأیید شده است تا اطمینان حاصل شود که بر اساس جدیدترین پیاده‌سازی موجود کامپایلر، بینش‌هایی را ارائه می‌دهد.
کتاب Clang Compiler Frontend برای چه کسانی است؟
این کتاب برای مهندسان C++ نوشته شده است که دانش قبلی در مورد کامپایلرها ندارند اما می‌خواهند این دانش را به دست آورند و آن را در فعالیت‌های روزانه‌ی خود به کار گیرند. کتاب مروری کلی بر فرونت‌اندِ کامپایلر Clang ارائه می‌دهد، بخشی ضروری اما اغلب دست‌کم گرفته‌شده از LLVM. این بخش از کامپایلر، همراه با مجموعه‌ای از ابزارهای قدرتمند، برنامه‌نویسان را قادر می‌سازد تا کیفیت کد و فرآیند کلی توسعه را بهبود بخشند.
برای مثال، Clang-Tidy بیش از 500 بررسی ایراد مختلف ارائه می‌دهد که الگوهای نامناسب در کد (مانند استفاده بعد از انتقال) را تشخیص می‌دهد و به حفظ سبک و استانداردهای کد کمک می‌کند. یکی دیگر از ابزارهای قابل توجه Clang-Format است که به شما امکان می‌دهد قوانین فرمت‌بندی مختلفی را متناسب با پروژه‌ی خود مشخص کنید. این ابزارها را همچنین می‌توان جزء جدایی‌ناپذیر فرآیند توسعه در نظر گرفت. برای نمونه، سرور زبان (Clangd) یک سرویس حیاتی است که از ناوبری و بازچینی در IDEی شما پشتیبانی می‌کند.
درک درونی کامپایلرها برای هر کسی که می‌خواهد چنین ابزارهایی را بسازد و از آن‌ها استفاده کند، حیاتی است. کتاب Clang Compiler Frontend با پوشش دادن معماری پایه‌ی LLVM و ارائه توضیحی دقیق از اجزای درونی Clang، مقدمات لازم را برای شروع این سفر فراهم می‌کند. این کتاب شامل مثال‌هایی از کد منبع LLVM و ابزارهای سفارشی است که قابلیت‌های پایه‌ی ارائه‌شده توسط کامپایلر را گسترش می‌دهند.
علاوه بر این، کتاب Clang Compiler Frontend به پایگاه‌های داده‌ی کامپایل و بهینه‌سازی‌های مختلف عملکردی می‌پردازد که می‌تواند سرعت ساخت پروژه‌های شما را بهبود بخشد. این دانش باید به توسعه‌دهندگان C++ کمک کند تا از کامپایلر به درستی در فعالیت‌های کاری خود استفاده کنند.
کتاب Clang Compiler Frontend چه چیزی را پوشش می‌دهد؟
فصل ۱، راه‌اندازی محیط، مراحل اولیه‌ی مورد نیاز برای راه‌اندازی محیط برای آزمایش‌های آینده با Clang را توضیح می‌دهد که برای سیستم‌های مبتنی بر یونیکس مانند لینوکس و داروین (macOS) مناسب است. علاوه بر این، خوانندگان یاد می‌گیرند که چگونه کد منبع LLVM را دانلود، پیکربندی و ساخت کنند. همچنین یک ابزار ساده‌ی Clang برای تأیید صحت نحو (syntax) کد منبع ارائه‌شده ایجاد خواهیم کرد.
فصل ۲، معماری Clang، معماری داخلی کامپایلر Clang را بررسی می‌کند. با شروع از مفهوم پایه‌ی یک کامپایلر، نحوه‌ی پیاده‌سازی آن در Clang را بررسی خواهیم کرد. ما به بخش‌های مختلف کامپایلر از جمله درایور، پیش‌پردازنده (واژهٔ‌ساز) و تحلیلگر نحوی نگاهی خواهیم انداخت. همچنین نمونه‌هایی را بررسی خواهیم کرد که نشان می‌دهد استاندارد C++ چگونه در Clang پیاده‌سازی می‌شود.
فصل ۳ کتاب Clang Compiler Frontend، درخت انتزاعی نحوی Clang، درباره‌ی درخت انتزاعی نحوی (AST) که ساختار داده‌ی پایه‌ای تولیدشده توسط تحلیلگر نحوی در Clang است، صحبت می‌کند. ما نحوه‌ی سازماندهی AST در Clang و نحوه‌ی پیمایش آن را بررسی خواهیم کرد. همچنین به مطابقت‌دهنده‌های AST — ابزاری قدرتمند ارائه‌شده توسط Clang برای یافتن گره‌های خاص AST — خواهیم پرداخت.
فصل ۴ کتاب Clang Compiler Frontend، کتابخانه‌ها و ابزارهای پایه‌ای، کتابخانه‌ها و ابزارهای پایه‌ی LLVM از جمله کتابخانه‌ی نوع داده‌ی انتزاعی (ADT) LLVM که در سراسر کد LLVM استفاده می‌شود، را بررسی می‌کند.
ما TableGen، یک زبان خاص حوزه (DSL) که برای تولید کد C++ در بخش‌های مختلف LLVM استفاده می‌شود، بررسی خواهیم کرد. علاوه بر این، ابزار تست یکپارچه‌ی LLVM (LIT) را که برای ایجاد تست‌های انتها به انتهای قدرتمند استفاده می‌شود، بررسی خواهیم کرد. با استفاده از دانش به دست آمده، یک پلاگین ساده‌ی Clang برای تخمین پیچیدگی کد منبع ایجاد خواهیم کرد.
فصل ۵ کتاب Clang Compiler Frontend، چارچوب بررسی ایراد Clang-Tidy، Clang-Tidy، یک چارچوب بررسی ایراد مبتنی بر AST Clang را پوشش می‌دهد و یک بررسی ساده‌ی Clang-Tidy ایجاد می‌کند. ما همچنین در مورد تأثیر خطاهای کامپایل بر AST و نتایج ارائه‌شده توسط ابزارهای مختلف Clang مانند Clang-Tidy بحث خواهیم کرد.
فصل ۶ کتاب Clang Compiler Frontend، تحلیل پیشرفته‌ی کد، به سراغ کاوش یک ساختار داده‌ی پیشرفته‌ی دیگر به کار رفته در تحلیل کد می‌رود: گراف‌های جریان کنترل (CFG). ما موارد معمولی کاربرد آن را بررسی خواهیم کرد و یک بررسی ساده‌ی Clang-Tidy ایجاد می‌کنیم که از این ساختار داده استفاده می‌کند.
فصل ۷ کتاب Clang Compiler Frontend، ابزارهای بازچینی: Clang ابزارهای پیشرفته‌ای برای تغییر و بازچینی کد فراهم می‌کند. ما راه‌های مختلفی برای ایجاد یک ابزار بازچینی سفارشی، از جمله ابزاری مبتنی بر چارچوب بررسی ایراد Clang-Tidy، بررسی خواهیم کرد. همچنین Clang-Format را که ابزاری فوق‌العاده سریع برای فرمت‌دهی خودکار کد است، بررسی می‌کنیم.
فصل ۸، پشتیبانی از IDE و Clangd: این فصل Clangd را معرفی می‌کند، یک سرور زبان که در IDEهای مختلفی مانند ویژوال استودیو کد (VS Code) استفاده می‌شود تا پشتیبانی هوشمندانه‌ای از جمله ناوبری و اصلاح کد را ارائه دهد. Clangd نمونه‌ی بارز کاربرد معماری ماژولار قدرتمند LLVM است. این ابزار از ابزارهای مختلف Clang مانند Clang-Tidy و Clang-Format برای بهبود تجربه‌ی توسعه در VS Code استفاده می‌کند. عملکرد کامپایلر برای این ابزار حیاتی است و ما چندین تکنیکی را بررسی خواهیم کرد که Clangd برای بهبود عملکرد خود به کار می‌برد و در نتیجه بهترین تجربه را برای توسعه‌دهندگان ارائه می‌دهد.
ضمیمه ۱: پایگاه داده‌ی کامپایل، پایگاه داده‌ی کامپایل را که روشی برای ارائه‌ی دستورات کامپایل پیچیده به ابزارهای مختلف Clang است، شرح می‌دهد. این قابلیت برای ادغام ابزارهای Clang مانند Clangd و Clang-Tidy در پروژه‌های واقعی C/C++ بسیار مهم است.
ضمیمه ۲: بهینه‌سازی سرعت ساخت، چندین بهینه‌سازی عملکرد کامپایلر را که می‌توان برای بهبود عملکرد کامپایلر استفاده کرد، پوشش می‌دهد. ما هدرهای پیش‌کامپایل‌شده‌ی Clang و ماژول‌های Clang را بررسی خواهیم کرد که یک درخت انتزاعی نحوی سریال‌شده را نشان می‌دهند که می‌توان آن را بسیار سریع‌تر از ساخت آن از ابتدا بارگذاری کرد.
سرفصل‌های کتاب Clang Compiler Frontend:
- Preface
- Part I: Clang Setup and Architecture
- Chapter 1: Environment Setup
- Chapter 2: Clang Architecture
- Chapter 3: Clang AST
- Chapter 4: Basic Libraries and Tools
- Part II: Clang Tools
- Chapter 5: Clang-Tidy Linter Framework
- Chapter 6: Advanced Code Analysis
- Chapter 7: Refactoring Tools
- Chapter 8: IDE Support and Clangd
- Part III: Appendix
- Appendix 1: Compilation Database
- Appendix 2: Build Speed Optimization
- Bibliography
- Index
- Other Books You Might Enjoy
جهت دانلود کتاب Clang Compiler Frontend می‌توانید پس از پرداخت، دریافت کنید.
نقد و بررسی‌ها
هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.