فلش‌کارت‌های آموزشی C و برنامه نویسی compiler optimization

📚 کتاب آموزشی جامع

📚 اطلاعات کتاب

عنوان کتاب: کتاب C و برنامه نویسی compiler optimization

موضوع کلی: برنامه نویسی

موضوع میانی: سی (C)

📋 سرفصل‌های کتاب (100 موضوع)

• 1. مقدمه‌ای بر زبان C و تاریخچه آن
• 2. نصب و راه‌اندازی کامپایلر (GCC, Clang) و محیط توسعه
• 3. ساختار یک برنامه C: تابع main و اولین برنامه
• 4. متغیرها، انواع داده‌های پایه (int, char, float, double)
• 5. عملگرهای حسابی، رابطه‌ای و منطقی
• 6. دستورات شرطی: if, else if, else
• 7. دستور شرطی switch-case
• 8. حلقه‌های تکرار: for, while, do-while
• 9. توابع: تعریف، فراخوانی و بازگشت مقدار
• 10. پارامترهای تابع و انتقال با مقدار (Pass by Value)
• 11. محدوده (Scope) و طول عمر (Lifetime) متغیرها
• 12. آرایه‌های یک بعدی و چند بعدی
• 13. رشته‌ها در C (آرایه‌ای از کاراکترها) و توابع کتابخانه string.h
• 14. پیش‌پردازنده C (#include, #define, #if)
• 15. ورودی و خروجی استاندارد (printf, scanf)
• 16. مقدمه‌ای بر اشاره‌گرها (Pointers)
• 17. ریاضیات اشاره‌گرها (Pointer Arithmetic)
• 18. رابطه بین آرایه‌ها و اشاره‌گرها
• 19. تخصیص حافظه پویا (malloc, calloc, realloc, free)
• 20. اشاره‌گر به تابع (Function Pointers)
• 21. ساختارها (struct) و تعریف انواع داده سفارشی
• 22. اتحادیه‌ها (union) و فیلدهای بیتی (Bit-fields)
• 23. اشاره‌گر به ساختار و عملگرهای -> و .
• 24. کلمات کلیدی `const` و `volatile`
• 25. کلمات کلیدی `static` و `extern`
• 26. فایل‌ها و عملیات ورودی/خروجی روی فایل
• 27. مدل حافظه برنامه: Stack, Heap, Data Segment
• 28. خطاهای رایج حافظه: نشت حافظه و اشاره‌گرهای معلق
• 29. ساخت و استفاده از کتابخانه‌های استاتیک و داینامیک
• 30. مراحل کامپایل: پیش‌پردازش، کامپایل، اسمبل، لینک
• 31. آشنایی با زبان اسمبلی (x86/ARM)
• 32. نگاشت ساختارهای C به اسمبلی: متغیرها و عبارات
• 33. نگاشت ساختارهای C به اسمبلی: دستورات کنترلی و حلقه‌ها
• 34. قراردادهای فراخوانی تابع و پشته (Stack Frame)
• 35. بررسی خروجی اسمبلی کامپایلر (گزینه -S)
• 36. معرفی نمایش میانی (Intermediate Representation - IR)
• 37. مفهوم بهینه‌سازی کامپایلر: اهداف و محدودیت‌ها
• 38. سطوح بهینه‌سازی کامپایلر (-O0, -O1, -O2, -O3, -Os)
• 39. قانون "As-if" و رفتار تعریف‌نشده (Undefined Behavior)
• 40. بهینه‌سازی با هدایت پروفایل (Profile-Guided Optimization - PGO)
• 41. بهینه‌سازی در زمان لینک (Link-Time Optimization - LTO)
• 42. وابستگی داده‌ها (Data Dependencies) و تحلیل آن
• 43. گراف جریان کنترل (Control Flow Graph - CFG)
• 44. فرم تخصیص تکی استاتیک (Static Single Assignment - SSA)
• 45. بهینه‌سازی‌های مستقل از ماشین: مقدمه
• 46. حذف کد مرده (Dead Code Elimination)
• 47. انتشار ثابت‌ها (Constant Propagation) و درهم‌کردن ثابت‌ها (Constant Folding)
• 48. انتشار کپی (Copy Propagation)
• 49. حذف زیرعبارات مشترک (Common Subexpression Elimination)
• 50. کاهش قدرت (Strength Reduction)
• 51. حرکت کد نامتغیر حلقه (Loop-Invariant Code Motion)
• 52. مقدمه‌ای بر بهینه‌سازی حلقه‌ها
• 53. بازکردن حلقه (Loop Unrolling)
• 54. ادغام و شکستن حلقه‌ها (Loop Fusion and Fission)
• 55. تعویض حلقه‌ها (Loop Interchange)
• 56. درون‌ریزی توابع (Function Inlining)
• 57. بهینه‌سازی فراخوانی نهایی (Tail Call Optimization)
• 58. تحلیل مستعار (Alias Analysis) و کلمه کلیدی `restrict`
• 59. تخصیص ثبات‌ها (Register Allocation)
• 60. تأثیر چیدمان داده‌ها بر عملکرد
• 61. هم‌راستاسازی داده‌ها (Data Alignment) و Padding
• 62. مقدمه‌ای بر معماری کامپیوتر: خط لوله (Pipelining)
• 63. اجرای خارج از ترتیب (Out-of-Order Execution)
• 64. پیش‌بینی انشعاب (Branch Prediction) و تأثیر آن بر کد
• 65. حرکت شرطی (Conditional Move) به جای انشعاب
• 66. سلسله مراتب حافظه نهان (Cache Hierarchy)
• 67. مکان‌یابی داده‌ها (Data Locality): مکانی و زمانی
• 68. نوشتن کدهای دوست‌دار حافظه نهان (Cache-Friendly Code)
• 69. مشکل اشتراک کاذب (False Sharing) در برنامه‌های موازی
• 70. مقدمه‌ای بر موازی‌سازی در سطح دستورالعمل (ILP)
• 71. معماری‌های Superscalar و VLIW
• 72. مقدمه‌ای بر SIMD (Single Instruction, Multiple Data)
• 73. برداری‌سازی خودکار (Auto-Vectorization)
• 74. نحوه نوشتن حلقه‌های قابل برداری‌سازی
• 75. استفاده از توابع ذاتی کامپایلر (Compiler Intrinsics) برای SIMD
• 76. بهینه‌سازی‌های بین رویه‌ای (Interprocedural Optimization - IPO)
• 77. توابع خالص (Pure) و ثابت (Const)
• 78. جداول پرش (Jump Tables) برای بهینه‌سازی دستور switch
• 79. استفاده از ابزارهای پروفایلینگ (gprof, perf)
• 80. تحلیل و تفسیر خروجی پروفایلر
• 81. نحوه اندازه‌گیری دقیق عملکرد
• 82. بررسی کد ماشین تولید شده (objdump, disassembler)
• 83. استفاده از صفات خاص کامپایلر (__attribute__)
• 84. استفاده از دستورات پراگما (#pragma) برای کنترل بهینه‌سازی
• 85. موانع حافظه (Memory Barriers/Fences)
• 86. مفهوم Data-Oriented Design
• 87. بهینه‌سازی ضرب ماتریس: یک مطالعه موردی
• 88. بهینه‌سازی الگوریتم‌های مرتب‌سازی
• 89. تأثیر بهینه‌سازی بر اندازه کد اجرایی
• 90. مبادله بین سرعت و اندازه (Space-Time Tradeoff)
• 91. چه زمانی به کامپایلر اعتماد کنیم و چه زمانی به صورت دستی بهینه‌سازی کنیم
• 92. محدودیت‌های بهینه‌سازی استاتیک
• 93. کامپایلرهای Just-In-Time (JIT) در مقابل Ahead-Of-Time (AOT)
• 94. آینده بهینه‌سازی کامپایلر و نقش هوش مصنوعی
• 95. جمع‌بندی مفاهیم کلیدی و بهترین شیوه‌ها
• 96. پروژه نهایی: پروفایل و بهینه‌سازی یک برنامه واقعی C
• 97. **اشاره‌گرها و آرایه‌ها در C: مفاهیم پایه، محاسبات اشاره‌گر و کاربردها**
• 98. **مدیریت حافظه پویا: تخصیص و آزادسازی حافظه با malloc و free، مشکلات رایج و روش‌های رفع آنها**
• 99. **ساختارهای داده‌ای مقدماتی: آرایه‌ها، لیست‌های پیوندی و ساختمان‌ها (structs)**
• 100. **مقدمه‌ای بر مفاهیم Optimization: سطوح مختلف Optimization، پروفایلینگ و ابزارهای تحلیل عملکرد**