COMPILADORES Teoría e implementación. Jacinto Ruiz Catalán

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1 COMPILADORES Teoría e implementación Jacinto Ruiz Catalán

2 COMPILADORES. Teoría e implementación Jacinto Ruiz Catalán ISBN: EAN: Copyright 2010 RC Libros RC Libros es un sello y marca comercial registrada por Grupo Ramírez Cogollor, S.L. (Grupo RC) COMPILADORES. Teoría e implementación. Reservados todos los derechos. Ninguna parte de este libro incluida la cubierta puede ser reproducida, su contenido está protegido por la Ley vigente que establece penas de prisión y/o multas a quienes intencionadamente reprodujeren o plagiaren, en todo o en parte, una obra literaria, artística o científica, o su transformación, interpretación o ejecución en cualquier tipo de soporte existente o de próxima invención, sin autorización previa y por escrito de los titulares de los derechos de la propiedad intelectual. RC Libros, el Autor, y cualquier persona o empresa participante en la redacción, edición o producción de este libro, en ningún caso serán responsables de los resultados del uso de su contenido, ni de cualquier violación de patentes o derechos de terceras partes. El objetivo de la obra es proporcionar al lector conocimientos precisos y acreditados sobre el tema pero su venta no supone ninguna forma de asistencia legal, administrativa ni de ningún otro tipo, si se precisase ayuda adicional o experta deberán buscarse los servicios de profesionales competentes. Productos y marcas citados en su contenido estén o no registrados, pertenecen a sus respectivos propietarios. Sun, el logotipo de Sun, Sun Microsystems, y Java son marcas o marcas registradas de Sun Microsystems Inc. EE.UU. y otros países. JLex está liberado con licencia GPL. Cup está protegido por licencias de código abierto, siendo compatible con la licencia GPL. Ens2001 es un Proyecto Fin de Carrera creado por Federico Javier Álvarez para su Licenciatura en Informática por la Universidad Politécnica de Madrid. RC Libros Calle Mar Mediterráneo, 2 Parque Empresarial Inbisa, N-6 P.I. Las Fronteras SAN FERNANDO DE HENARES, Madrid Teléfono: Fax: Correo electrónico: info@rclibros.es Internet: Diseño de colección, preimpresión y cubierta: Grupo RC Impresión y encuadernación: Gráficas Deva, S.L. Depósito Legal: M- Impreso en España (03)

3 Índice Agradecimientos... XVII Prólogo... XIX Parte I. Teoría Capítulo 1. Introducción Definición de compilador Estructura de un compilador Análisis léxico Análisis sintáctico Análisis semántico Generación de código intermedio Generación de código final Tablas de símbolos y de tipos Manejo de errores Fases del proceso de compilación Herramientas y descripción del lenguaje Capítulo 2. Análisis léxico Utilidad del análisis léxico Funcionamiento Términos utilizados Especificación del analizador léxico Construcción de un analizador léxico... 23

4 COMPILADORES Identificar las palabras reservadas Construir el diagrama de transiciones Ejercicios resueltos Ejercicio Ejercicio Capítulo 3.Análisis sintáctico Funciones del analizador sintáctico Diseño de gramáticas Dificultades para la creación de gramáticas La recursividad La ambigüedad La asociatividad La precedencia La parentización Análisis sintáctico lineal Diagramas de sintaxis Ejercicios resueltos Ejercicio Ejercicio Ejercicio Capítulo 4. Análisis sintáctico descendente Introducción Analizadores sintácticos predictivos Conjuntos de predicción y gramáticas LL(1) Conjunto de primeros Conjunto de siguientes Conjunto de predicción y gramáticas LL(1) Conversión a gramáticas LL(1) Eliminación de la factorización por la izquierda Eliminación de la recursividad por la izquierda Analizadores sintácticos descendentes recursivos (ASDR) Implementación de ASDP s Construcción de la tabla de análisis VIII RC Libros

5 ÍNDICE Algoritmo de análisis Ejercicios resueltos Ejercicio Ejercicio Capítulo 5. Análisis sintáctico ascendente Introducción Algoritmo de desplazamiento y reducción Acción ACEPTAR Acción RECHAZAR Método GOTO Acción REDUCIR Acción DESPLAZAR Ejemplo de aplicación del algoritmo de desplazamiento y reducción Construcción de tablas de análisis sintáctico SLR Elemento Cierre o clausura Operación ir_a Construcción de la colección canónica de conjuntos de elementos Construcción de un autómata a partir de la colección canónica Construcción de la tabla de análisis a partir de un autómata Conflictos en las tablas SLR Organigrama de las gramáticas Ejercicios resueltos Ejercicio Ejercicio Capítulo 6. Tabla de tipos y de símbolos Introducción La tabla de tipos Implementación de la tabla de tipos RC Libros IX

6 COMPILADORES Implementación de una tabla de tipos única Implementación de una pila de tablas de tipos Dimensión y acceso a los elementos de los tipos La tabla de símbolos Ejercicios resueltos Ejercicio Capítulo 7. Análisis semántico Introducción Atributos y acciones semánticas Tipos de atributos Notaciones para la especificación de un traductor Definición dirigida por sintaxis (DDS) Esquema de traducción (ETDS) Comprobaciones semánticas Ejercicios resueltos Ejercicio Ejercicio Ejercicio Capítulo 8. Generación de código intermedio y final Introducción Tipos de código intermedio Código de tres direcciones Código de máquina virtual de pila Operadores sobrecargados Código intermedio para expresiones Código intermedio para asignaciones Sentencias de entrada y salida Sentencia condicional Iteración tipo while Iteración tipo repeat-until y do-while Iteración tipo for La selección Código intermedio para vectores X RC Libros

7 ÍNDICE 8.12 Código intermedio para registros Espacio de direcciones Registro de activación (RA) Secuencia de acciones en subprogramas no recursivos Secuencia de acciones en subprogramas recursivos Compilación del cuerpo del subprograma Compilación de la llamada al subprograma Secuencia de acciones en subprogramas locales Encadenamiento de accesos Display Parte II. Implementación de L-0 Capítulo 9. Especificación de L Introducción Instrucciones Variables lógicas Operadores Expresiones Ejemplo de programa válido Capítulo 10. Análisis léxico de L Preparativos Patrones Tokens válidos Capítulo 11.Análisis sintáctico de L Preparativos Inicialización y arranque Situación de terminales y no terminales Sentencias Expresiones Asignación Sentencias de escritura RC Libros XI

8 COMPILADORES 11.8 Tablas de verdad Funciones Capítulo 12. Análisis semántico y generación de código de L Preparativos Tabla de símbolos Tratamiento de expresiones La función tautología La función contradicción La función decidible Operaciones con tablas de verdad La asignación Operaciones de impresión Parte III. Implementación de C-0 Capítulo 13. Especificación de C Introducción Tokens Constantes Operadores y delimitadores Identificadores y palabras reservadas Tipos de datos Sentencias de control de flujo Instrucciones de entrada-salida Declaración de variables Programa principal Sentencia if-then-else Sentencia while Ejemplo de programa válido Capítulo 14. Análisis léxico, sintáctico y semántico de C Análisis léxico Análisis sintáctico Análisis semántico XII RC Libros

9 ÍNDICE Capítulo 15. Generación de código intermedio de C Introducción Código de tres direcciones Espacio de direcciones Asignación de direcciones a variables Asignación de direcciones a expresiones y condiciones CI de expresiones CI de condiciones CI de asignación CI de bloques if-then-else CI de bloques while CI de putw CI de puts Capítulo 16. Generación de código final de C Introducción Preparativos Introducción a Ens CARGAR_DIRECCION op1 null res CARGAR_VALOR op1 null res SUMAR op1 op2 res RESTAR op1 op2 res MULTIPLICAR op1 op2 res DIVIDIR op1 op2 res OR op1 op2 res AND op1 op2 res MAYOR op1 op2 res MENOR op1 op2 res IGUAL op1 op2 res DISTINTO op1 op2 res ETIQUETA null null res SALTAR_CONDICION op1 null res SALTAR_ETIQUETA null null res RC Libros XIII

10 COMPILADORES IMPRIMIR_ENTERO op1 null null IMPRIMIR_CADENA op1 null null PONER_CADENA op1 null res Punto y final Posibles ampliaciones Parte IV. Implementación de C-1 Capítulo 17. Especificación de C Introducción Tipos estructurados Registros Vectores Declaración conjunta de variables y variables locales Nuevos operadores y delimitadores Subprogramas Asignación Comentarios Capítulo 18. Análisis léxico y sintáctico de C Introducción Análisis léxico Análisis sintáctico Capítulo 19. Análisis semántico de C Introducción La tabla de tipos La tabla de símbolos Análisis semántico Definición del tipo struct Definición del tipo vector Declaración de variables globales Declaración de variables locales Declaración de subprogramas Argumentos de subprogramas XIV RC Libros

11 ÍNDICE Expresiones Condiciones Sentencia de asignación Sentencia de retorno de una función Sentencia de llamada a un procedimiento Resto de sentencias Capítulo 20. Generación de código de C Introducción CI de expresiones Suma, resta, producto, multiplicación, división y módulo CI para enteros CI para identificadores CI para funciones CI para procedimientos CI para campos de registros CI para elementos de un vector CI para asignaciones Asignación a una variable sencilla Asignación a un campo de un registro Asignación a un elemento de un vector Sentencias condicionales y bucles Sentencias para imprimir Declaración de funciones y procedimientos Finalización Generación de código final Ampliación para C Parte V. Apéndices, bibliografía e índice alfabético Apéndice A. Herramientas A.1 Herramientas A.2 Instalación de las herramientas RC Libros XV

12 COMPILADORES A.2.1 Java A.2.2 JLex A.2.3 CUP A.2.4 ENS A.3 Uso de las herramientas A.3.1 Uso de JLex A.3.2 Uso de Cup Apéndice B. Código intermedio y final para C-1 en Ens B.1 Introducción B.2 Tabla de código intermedio y final para Ens B.3 Ejemplo de programa en C Bibliografía Libros y manuales Software Índice alfabético XVI RC Libros