Compiladores: Introducción

Transcripción

1 Compiladores: Introducción Pontificia Universidad Javeriana Cali Ingeniería de Sistemas y Computación Prof. Gloria Inés Alvarez V. (galvarez@puj.edu.co) Basado en [Aho, 2007, chp. 1]

2 Qué es un COMPILADOR? Programa Lenguaje Fuente Programa Lenguaje Destino COMPILADOR Mensajes de Error

3 Qué vamos a aprender en este curso? Técnicas sistemáticas para manejar las principales tareas que ocurren durante el proceso de compilación. El desarrollo del primer compilador de Fortran (1950 s) tomó 18 años hombre.

4 Contexto de un Compilador Leng. Fuente Preprocessor Compiler Leng. Fuente Assembler Linker Leng. Destino Loader Cod. Maq. Relocalizable Cod.Maq Reloc. Cod.Maq Absoluto

5 Diferencia entre Compilador e Interprete Interprete: no realiza la traducción, desarrolla las operaciones que se especifican en el programa fuente. Procesa el programa y la entrada simultáneamente. Compilador. Tiempo de Compilación Tiempo de Ejecución

6 Compilador Datos Prog. Fuente Compilación Código Objeto Ejecución Resultados Tiempo de Compilación Tiempo de Ejecución

7 Interprete Datos Prog. Fuente Interprete Resultados

8 Tarea del Compilador int a,b; main () { a = 5; b = a*a+1; } COMPILADOR STORE #5,0 LOAD 0,R0 MUL 0,R0 ADD #1,R0 STORE R0,4 Como lo hace?

9 Compilar se parece a traducir Reconocer los símbolos (letras, dígitos, signos de puntuación). Agrupar los símbolos en palabras. Asociar a cada palabra significado y atributos. Verificar que la estructura de la oración sea correcta. Juntar los significados parciales y asegurarse que la idea resultante tiene sentido.

10 Compilar se parece a traducir Una vez se ha entendido el significado de una oración bien construida, se procede a realizar la acción indicada en ella. Para esto se generan instrucciones en el lenguaje que entiende el computador. El nuevo conjunto de instrucciones se revisa por si puede ser mejorado. Finalmente se ejecutan las instrucciones.

11 Modelo de Compilación Programa Fuente Análisis Representación intermedia Síntesis Mensajes de Error Programa Destino

12 Modelo de Compilación Análisis: divide el programa fuente en las partes que lo forman y crea una representación intermedia Síntesis: construye el programa destino a partir de la representación intermedia

13 Fases de Análisis Leng. Fuente (Cadena de Caracteres) Análisis Lineal (Análisis Léxico ó Scanning) Cadena de Tokens Arbol de Análisis Sintáctico (Parse Tree) Análisis Jerárquico (Análisis Sintáctico ó Parsing) Análisis Semántico Arbol de Parse decorado

14 Fases de Síntesis Arbol de Parse decorado Generación de Código Intermedio Código Intermedio Optimización de Código Generación de Código Final Leng. Destino

15 Además Durante todas las fases se usa una Tabla de Símbolos Durante las fases de análisis se hace Detección, Reporte y Recuperación de Errores.

16 Análisis Léxico (Scanner) * ( 5 + v a l o r ) ; \n... Número flotante (12.5) Espacio Operador de multiplicación Espacio Paréntesis abierto Número entero (5) Operador de suma Identificador (valor) Punto y coma Salto de línea

17 Análisis Sintáctico (Parser) Num_flt * ( num_int + id ) ; expresión expresión * expresión num_flt ( expresión ) expresión + expresión num_int id

18 Análisis Semántico Num_flt * ( num_int + id ) expresión (float) (float) expresión * expresión (int) num_flt ( expresión ) (int) (int) (int) expresión + expresión num_int id

19 Generación de código intermendio Código de una máquina virtual. Código de tres direcciones. Cada instrucción consta de sólo tres operandos Sólo hay un operador además de la asignación Debe ser un código fácil de generar y fácil de convertir en instrucciones para el procesador.

20 Optimización de código Busca mejorar el código intermedio para: Hacerlo más rápido Lograr que consuma la menor cantidad de memoria posible. La optimización puede ser desde trivial hasta muy sofisticada. Puede tomar una porción significativa del tiempo total de compilación.

21 Generación de código Se genera código de máquina relocalizable. El código generado realiza la misma tarea que el código de entrada. Un aspecto clave es la asignación de variables a registros.

22 Contexto de la compilación Preprocesamiento Resuelve macros Incluye archivos Puede extender el lenguaje con nuevas estructuras de control o de datos Ensamble Recibe código en lenguaje ensamblador y genera código listo para ejecutarse. Se puede ensamblar en dos pasadas: primero se construye una tabla de símbolos, luego se genera el código de máquina relocalizable.

23 Contexto de la compilación Normalmente el mismo programa realiza carga y encadenamiento. Carga: Transforma código relocalizable en código absoluto. Encadenamiento: Construye un sólo programa a partir de código que está en varios archivos. Resuelve referencias externas.

24 Front-End Leng. Fuente Análisis Léxico Análisis Sintáctico Análisis Semántico Generación de Código Intermedio Código Intermedio

25 Back-End Código Intermedio Optimización de Código Generación de Código Final Leng. Destino

26 Pasadas 1 Pasada = leer una vez un archivo Se realizan varias fases con una pasada Si se tienen pocas pasadas: Ventaja: Mayor velocidad de respuesta Desventaja: Mayor uso de memoria

27 Ejemplo: Un Compilador de 4 Pasadas 1a. Pasada: Preprocesador 2a. Pasada: Front-End 3a. Pasada: Back-End (genera código assembler) 4a. Pasada: Ensamblador

28 Herramientas útiles Generador de analizadores sintácticos. Generador de analizadores léxicos. Motor de traducción dirigida por sintaxis. Generador automático de código. Motor de flujo de datos.