Compiladores: Introducción - (c)2014 LSUBlsub.org/comp/slides/s01.intro.pdf · Compiladores Traducen el lenguaje al de la máquina O al de una máquina virtual (intérprete). Procesan

1/25/16, 2:45 PMCompiladores: Introducción - (c)2014 LSUB

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Compiladores: IntroducciónFrancisco J BallesterosLSUB, URJC



¿Qué es un lenguaje de programación?

C, Java, Go, ...

Pero también

ls *.c

grep '^[a-z].*\.8'

printf("%s %d", ...)



¿Cómo se hace un lenguaje de programación?

Compilador

Intérprete

Ambos



Compiladores

Traducen el lenguaje al de la máquina

O al de una máquina virtual (intérprete).

Procesan mucho el fuente y generan una estructura

Código binario para una máquina

Código de byte para un intérprete

Una estructura de datos para para otro programa



Intérpretes

Utilizan directamente el fuente

Procesado un poco, hasta que es interpretable

El fuente está siempre "ejecutando"



Ejemplos

Compiladores: C, Java, Go, Ada, Expresiones regulares, ...

Intérpretes: Shell, Java, Expresiones regulares, printf, ...



Lenguajes

Normalmente hay varios lenguajes implicados en un compilador

El que queremos compilar

El que describe los tokens o lexemas

Los que describen parte de la gramática (ej. expresiones)

Esto es importante para ver cómo hacemos el compilador



Lenguajes

Describen conjuntos de strings sobre un alfabeto Varios tipos (Noam Chomsky) Cada tipo incluye a los siguientes

Tipo 0: Recursivamente enumerable (reconocible por un programa)

Tipo 1: Sensible al contexto (reconocible por autómatas)

Tipo 2: Libre del contexto (reconocible por un autómata sólo con una pila)

Tipo 3: Regular (reconocible por un autómata finito)

Ejemplo de tipo Leng. Regular: lexemas de un lenguaje Ejemplo de tipo Leng. Libre del Contexto: expresiones simples Ejemplo de tipo Leng. Sens. al Contexto: los que vamos a compilar



Estructura de un compilador

1. Análisis léxico

2. Análisis sintáctico

3. Análisis semántico

4. Optimización

5. Generación de código



Estructura de un compilador



Análisis léxico

Hecho por Lexer o Scanner

La entrada son caracteres

La salida son "palabras" o tokens

identificadores

signos de puntuación

comentarios, ...



Análisis léxico

De código fuente:

/* an if */if(a == b) { return; }

A tokens:

COMM(" an if ") IF LPAREN ID("a")EQUAL ID("b") RPAREN LBRA RETURN SCOL RBRA



Análisis léxico

Otro ejemplo

De código fuente:

"%s -> %d\n"

A tokens:

STRARG CHARS(" -> ") NUMARG NL



Análisis léxico

Otro ejemplo

De código fuente:

abs(3*x/2)

A tokens:

ABS LPAREN NUM(3) STAR VAR("x") DIV NUM(2) RPAREN



Análisis sintáctico

Hecho por el analizador sintáctico o parser

La entrada son tokens

La salida es la estructura sintáctica

como en lengua

es un árbol










No sólo hay que reconocer programas correctos

Hay que reconocer programas con errores sintácticos e informar de errores.

Esto complica mucho el analizador y no es trivial.



Análisis semántico

Comprobar el significado del árbol

Sólo lo que importa para generar código

Y para detectar errores sencillos

Detectar incoherencias

Comprobar tipos



Optimización

Modificar el programa para

que ejecute más rápido

que utilize menos recursos

manteniendo su significado



Optimización

true or x

lo cambiamos por

true



Optimización

a*2/4

lo cambiamos por

a/2



Optimización

Y puede que

a/2

lo cambiemos por

a>>1



Optimización

(x*5/y) + (x*5/y)

lo cambiamos por

temp = x*5/ytemp + temp



Generación de código

Traducir el árbol al lenguaje objeto

Tal vez pasando por uno intermedio (un "ensamblador abstracto").

normalmente optimizamos el árbol

generamos código intermedio

optimizamos el código intermedio

generamos código objeto



Generación de código

Se utilizan facilidades hechas para usar durante la ejecución

Eso es el sistema de run-time del lenguaje.

En lenguajes interpretados el intérprete es el run-time.

En lenguajes compilados las librerías (y builtins) son el run-time.

Como mínimo el arranque, parada y E/S



Run-time

Gestión de memoria

asignación

tal vez recolección

Entrada Salida

Objetos construidos dentro del lenguaje

Comprobaciones en tiempo de ejecución



Questions?

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