UNIVERSIDAD DOMINICANA O&M Extensión Santiago FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA EN SISTEMAS Y COMPUTACION
MATERIA: Compiladores e Intérpretes
TEMA: Compiladores Capítulo 1 Introducción a la compilación Resumen de 4 páginas.
FACILITADOR: Ariel de León León
ESTUDIANTE: Juan Carlos Rodríguez Mejía
31 de Enero del 2013 Santiago de Los Caballeros, Republica Dominicana
Un compilador es un programa que lee un programa escrito en un lenguaje, el lenguaje fuente y lo traduce a un programa equivalente en otro lenguaje, el lenguaje objeto, además de informar de errores en el proceso. Programa Fuente
Compilador
Programa objeto
Mensajes de error Existe una gran cantidad de lenguajes de programación, al igual también existe una gran cantidad de lenguajes objeto pueden ser otro lenguaje de programación o incluso lenguaje máquina. Los compiladores generalmente se clasifican en compiladores de pasada, múltiples pasadas, ejecución, depuración u optimización, sin importar el tipo, todos realizan las mismas tareas específicas. Al comprender estas tareas se pueden crear compiladores para una gran cantidad de lenguajes de lenguaje fuente y maquinas objeto utilizando las mismas técnicas base. Método de análisis y síntesis de la compilación En la compilación hay 2 partes: el análisis y la síntesis. El análisis divide el programa fuente en los elementos que lo componen y crea una representación intermedia del programa fuente, la parte del diseño construye el programa objeto a partir de la representación intermedia. Durante el análisis se determinan las operaciones que implica el programa fuente y se registran en una estructura jerárquica llamada árbol llamado árbol sintáctico, donde cada nodo representa una acción y los hijos de un nodo son los argumentos de la operación. Muchas herramientas de software que manipulan programas fuente realizan algún tipo de análisis primero, algunos ejemplos son: Editores de estructuras. Toma como entrada una secuencia de órdenes para construir un programa fuente, analiza el texto del programa, imponiéndolo a una estructura jerárquica apropiada, de esta forma puede realizar tareas adicionales útiles para la preparación de programas, además la salida del editor suele ser similar a la salida de la fase de análisis de un compilador. Impresoras estéticas. Analiza un programa y lo imprime de forma que la estructura del programa resulte claramente visible. Verificadores estáticos. Lee un programa, lo analiza y detecta los posibles errores sin ejecutar el programa, puede detectar si hay partes de un programa que no se lograran ejecutar o si una variable se trata de utilizar sin ser definida, además de detectar errores lógicos como tratar de usar una variable real como apuntador. Intérpretes. En lugar de producir un programa objeto como resultado de una traducción, realiza las operaciones que implica un programa fuente, muchas veces se utilizan para ejecutar lenguajes de órdenes, pues cada operador que se ejecuta en un lenguaje de órdenes suele ser una invocación de una rutina compleja como un editor o un compilador. Tradicionalmente se concibe a un compilador como un programa que traduce un programa fuente, sin embargo hay otros procesos que funcionan de una forma similar a un compilador, por ejemplo: Formadores de textos Compiladores de circuitos de silicio Intérpretes de consultas. • • •
El contexto de un compilador Además de un compilador se pueden necesitar otros programas para crear un programa objeto ejecutable. Un programa se puede dividir en módulos almacenados en archivos distintos, la labor de reunir el programa fuente se le asigna a otro programa conocido como preprocesador. Análisis del programa fuente Se ilustra su uso en algunos lenguajes de formación de textos.
En la compilación consta de 3 fases: Análisis lineal.- en la que la cadena de caracteres que conforma el programa se lee de izquierda a derecha y se agrupa en componentes léxicos que son secuencias de caracteres que tienen un significado colectivo. Análisis jerárquico.- en el que los caracteres o los componentes léxicos se agrupan jerárquicamente en colecciones anidadas con un significado colectivo. Análisis Semántico.- en el que se realizan ciertas revisiones para asegurar que los componentes de un programa se ajustan de un modo significativo. Análisis léxico En un compilador al análisis lineal se le conoce como análisis léxico. Ejemplo: Posición = inicial + velocidad * 60 Se agruparían de la siguiente forma: Identificador posición El símbolo de asignación = El identificador inicial El signo de suma El identificador velocidad El signo de multiplicación El numero 60 Análisis sintáctico El análisis jerárquico se denomina análisis sintáctico. Este implica agrupar los componentes léxicos del programa fuente en frases gramaticales que puedan ser comprendidas por el compilador para sintetizar la salida. La estructura jerárquica de un programa se expresa utilizando reglas recursivas, por ejemplo: Cualquier identificador es una expresión. Cualquier número es una expresión. Si la expresión1 y la expresión2 son expresiones entonces su suma y su producto son expresiones. En este caso la tercera regla es recursiva. La división entre análisis léxico y análisis sintáctico es algo arbitraria. Generalmente se elige una división que simplifique la tarea completa del análisis. Un factor para determinar esta división es si una construcción del lenguaje fuente es inherentemente recursiva. Las construcciones léxicas no requieren recursión, mientras que las sintácticas suelen requerirla. Análisis semántico En esta fase se revisa el programa fuente para tratar de encontrar errores semánticos y reúne la información sobre los tipos para la fase posterior de generación de código. En ella se utiliza la estructura jerárquica determinada por la fase de análisis sintáctico para identificar los operadores y operando de expresiones y proposiciones. Durante la verificación de tipos se verifica si cada operador tiene operando permitidos por la especificación del lenguaje fuente. Análisis en formadores de textos. La entrada de un formador de texto especifica una jerarquía de cajas: regiones rectangulares que se van a llenar con algún patrón de bits, representando píxeles claros y oscuros para ser impresos por el dispositivo de salida. Las fases de un compilador Un compilador opera en fases. Cada una de las cuales transforma al programa fuente de una representación en otra. A continuación se mostrara un ejemplo. Administración de la tabla de símbolos Una función esencial de un compilador es registrar los identificadores utilizados en el programa fuente y reunir información de los atributos de cada identificador, estos puede proporcionar información de la memoria asignada a un identificador, su tipo, su ámbito, el número y el tipo de sus argumentos.
Una Tabla de símbolos es una estructura de datos que contiene un registro por cada identificador, con los campos para los atributos del identificador. La estructura de datos permite encontrar rápidamente el registro de cada identificador y almacenar o consultar rápidamente datos en ese registro. Generación de código intermedio Después de los análisis sintáctico y semántico algunos compiladores generan representación intermedia explicita del programa fuente. Se puede considerar como un programa para una maquina abstracta. Debe contar con 2 características importantes: debe ser fácil de producir y fácil de traducir al programa objeto. Optimización de código La fase de optimización de código trata de mejorar el código intermedio, de modo que resulte un código maquina más rápido de ejecutar. Generación de código La fase final de un compilador es la generación de código objeto, que por lo general consiste en código maquina relocalizarle o ensamblador. Las posiciones de memoria se seleccionan para cada una de las variables usadas por el programa. Después cada una de las instrucciones intermedias se traduce a una secuencia de instrucciones de máquina que ejecuta la misma tarea. Programas de Sistemas relacionados con un compilador La entrada de un compilador puede producirse por uno o varios preprocesadores, y puede necesitarse otro procesamiento de salida que produce el compilador antes de obtener un código de maquina ejecutable. Preprocesadotes Producen la entrada para un compilador, y pueden realizar las siguientes funciones: Procesamiento de macros. Puede permitir al usuario definir macros, que son abreviaturas de construcciones más grandes. Inclusión de archivos. Puede ingresar archivos de encabezamiento en el texto del programa. Preprocesadores Racionales. Enriquecen lenguajes antiguos con recursos más modernos de flujo de control y de estructuras de datos. Extensiones a lenguajes. Tratan de crear posibilidades al lenguaje que equivalen a macros incorporadas. Los procesadores de macros tratan dos clases de proposiciones: definición y uso de macros, las definiciones normalmente se indican con algún carácter exclusivo. Ensambladores Algunos compiladores producen código ensamblador, otros realizan el trabajo del ensamblador, produciendo código de maquina relocalizarle que se puede pasar directamente al editor de carga y enlace. El código ensamblador es una versión mnemotécnica del código de máquina, donde se usan nombres en lugar de códigos binarios para operaciones, y también se usan nombres para las direcciones de memoria. Es común que los lenguajes ensambladores tengan recursos para manejar macros que son similares a las consideradas antes para los procesos de macros. Ensamblado de dos pasadas La forma más simple de un ensamblador hace dos pasadas sobre entrada, en donde una pasada consiste en leer una vez un archivo de entrada, se encuentran todos los identificadores que denoten posiciones de memoria y se almacenan en una tabla de símbolos, cuando se encuentran por primera vez los identificadores, se les asignan posiciones de memoria. En la segunda pasada el ensamblador examina el archivo de entrada de nuevo, esta vez traduce cada código de operación a la secuencia de bits que representa esa operación en lenguaje máquina y traduce cada identificador que representa una posición de memoria a la dirección dada por ese identificador en la tabla de símbolos.
El resultado de la segunda pasada normalmente es código de maquina relocalizable, lo cual puede cargarse a partir de la posición L, es decir, si se le suma L a todas las posiciones del código, entonces todas las referencias serán correctas. Cargadores y editores de enlace Por lo general un programa denominado cargador realiza ambas funciones de carga y edición de enlaces, el proceso de carga consiste en tomar el código de maquina relocalizable, modificar las direcciones relocalizables y ubicar las instrucciones y los datos modificados en las posiciones apropiadas de la memoria. El editor de enlace permite formar un solo programa a partir de varios archivos de código de maquina relocalizable, estos archivos pueden haber sido el resultado de varias compilaciones distintas, y uno o varios de ellos pueden ser archivos de biblioteca de rutina proporcionadas por el sistema y disponibles para cualquier programa que lo necesite. El agrupamiento de fases Con frecuencia las fases se agrupan en una etapa inicial y una etapa final, la etapa inicial comprende las fases que dependen del lenguaje fuente y que son independientes de la maquina objeto. Ahí normalmente se incluyen los análisis léxico y sintáctico, la creación de la tabla de símbolos, el análisis semántico y la generación de código intermedio. La etapa inicial también puede hacer cierta optimización de código, además incluye el manejo de errores correspondiente a cada una de estas fases. La etapa final incluye aquellas partes del compilador que dependen de la maquina objeto y en general no dependen del lenguaje fuente si no del lenguaje intermedio, en esta fase se encuentran aspectos de la fase de optimización de código, generación de código así como la corrección de errores y las operaciones con la tabla de símbolos. Herramientas para La construcción de compiladores El escritor del compilador puede usar ciertas herramientas de software como depuradores para el reparar su código sin problemas, algunas de las herramientas usadas comúnmente son los siguientes: Generadores de analizadores sintácticos.- como su nombre lo indica, generan analizadores sintácticos a partir de una entrada fundamentada en una gramática independiente del contexto. Generadores de analizadores léxicos.- Generan analizadores léxicos en base a una especificación basada en expresiones regulares. Dispositivos de traducción dirigida por la sintaxis.- Estos producen grupos de rutinas que recorren el árbol sintáctico generando código intermedio. Generadores automáticos de código.- Tales herramientas toman un conjunto de reglas que definen la traducción de cada operación del lenguaje intermedio al lenguaje de máquina para la maquina objeto. Las regles deben incluir suficiente detalle para manejar los distintos métodos de acceso posibles de los datos. Dispositivos para análisis de flujo de datos.- Mucha de la información necesaria para hacer una buena optimización de código implica hacer un análisis de flujo de datos que consiste en recolectar información de la forma en que se transmiten los valores de una parte del programa a cada una de las otras partes.
