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Processadores de Linguagens
1. Tradutores e interpretadores
2. Bootstrapping
Tradutores e Compiladores
• Tradutores recebem um texto expresso em uma linguagem fonte e geram um texto semanticamente equivalente em uma linguagem destino.– Chinês para inglês– Java para C– Java para x86– x86 assembler
Assembler x Compilador
• Um assembler traduz de uma linguagem de montagem para o código de máquina correspondente. Uma instrução de máquina para cada instrução em assembly language.
• Um compilador traduz de uma linguagem de alto nível para uma linguagem de baixo nível. Várias instruções de máquina para cada linha de comando da linguagem de alto-nível.
Outros tipos de tradutores
• Tradutores entre linguagens de alto nível.
• Disassembler
• De(s)compilador
Linguagens
• Linguagem fonte
• Linguagem destino
• Linguagem de implementação
Diagramas: Programas
• Programa P expresso na linguagem L
P
L
graph
Basic
sort
x86
sort
Java
Diagramas: Máquinas
• Máquina M
M
SPARCPPCx86
Diagrama: execução
• Rodando programa P na máquina M
P
M
M
sort
PPC
PPC
sort
PPC
x86
sort
Java
x86
Diagrama: tradutores
• Tradutor de S para T expresso na linguagem L
S
L
T
Java
C
x86 Java
x86
x86 Java
C++
C x86 ass.
x86
x86
Diagrama: tradução• Tradução de um programa fonte P expresso
na linguagem S em um programa objeto expresso na linguagem T usando um tradutor de S para T executando na máquina M P
S
P
TS
M
T
M
Tradução: Exemplo
sort
Java
sort
x86Java
x86
x86
x86
sort
x86
x86
Cross-compiler
• Roda em uma máquina hospedeira, mas gera código para outra máquina.
• Usado quando a máquina destino tem pouca memória, não tem compilador ou outras ferramentas.
Cross-compiler
sort
Java
sort
PPCJava
x86
PPC
x86
sort
PPC
PPC
Interações ilegais
sort
Java C
x86
x86
x86
sort
Java Java
x86
x86
PPC
Compilação em dois estágios
sort
Java
sort
CJava
x86
C
x86
C
x86
x86
x86
sort
x86
Compilação em N estágios
sort
C
sort
CC
x86
C
x86
C ASM
x86
x86
sort
ASM
C preprocesso
r
ASM x86
x86
x86
sort
x86
C compile
r
Assembler
Compilando um compilador
C
x86
x86
x86
Java
C
x86 Java
x86
x86
Compiladores
• Permitem execução dos programas com máxima performance, em linguagem de máquina.
• Entretanto existe o tempo de espera pela compilação.
Interpretadores
• Recebem um programa fonte escrito em uma linguagem fonte, e o executam imediatamente.
• Lê, analisa e executa as instruções do programa fonte, uma de cada vez.
• Resultados imediatos, sem a tradução do programa para código objeto antes da execução.
Uso de Interpretadores
• Programador trabalha em modo interativo, e quer ver o resultado de uma instrução antes de entrar a próxima;
• Programas descartáveis, em que velocidade de execução não é tão importante;
• Execução de instruções apenas um vez, ou raramente;
• Formato de instruções simples, podendo ser analisada fácil e eficientemente.
Uso de Interpretadores
• Execução (de linguagem de alto nível) até 100 vezes mais lenta que a versão compilada;
• Inadequado quando o programa vai ser executado em produção, ou executado frequentemente, ou instruções tem formato complicado, difícil de ser analisado.
Exemplos de Interpretadores
• Basic: expressões e atribuições de alto nível, mas estruturas de controle de baixo nível (desvio condicional/incondicional);
• Lisp: estrutura de árvore para código e dados, podendo gerar código em tempo de execução;
• Shell do Unix e do DOS• Interpretador SQL
Representação de um interpretador
S
L
• Interpretador de S expresso na linguagem L
SQL
x86
shell
C
shell
SPARC
Basic
x86
Representação de um interpretador
S
M
• Interpretação de um programa P expresso em uma linguagem S, usando um interpretador para S executando na máquina M
P
S
M
Interpretadores: Exemplos
chess
Lisp
Basic
x86
graph
Basic
x86
chess
Lisp
Lisp
x86
x86
Basic
x86
x86
Máquina Real x Abstrata
• Projeto de uma nova máquina “Ultima”
• Para testes: usar um interpretador (emulador)
C
M
M
M
Ultima
C
Ultima
M
Máquina Real x Abstrata
P
Ultima
Ultima
M
M
P
Ultima
Ultima
Interpretive Compiler
• Combina características de interpretadores e compiladores.
• Compila para uma linguagem intermediária, e interpreta esta linguagem.
• Linguagem intermediária: simples e rápido de traduzir para ela, e simples e rápida de interpretar.
• Exemplo: Java, no JDK
O JDK
Java
M
JVM
M
Java
M
JVM
JVM
M
P
JVM
M
JVM
M
P
Java
P
JVM
M
Compiladores Portáveis
Java
Java
JVM JVM
C
Java
JVM
JVM
JVM
C C
M
M
JVM
M
programa fonte do compilador
programa fonte do interpretador JVM,
escrito em C
compilador expresso em
JVM
compilando o interpretador:
javac
Compiladores Portáveis
M
Java
JVM
JVM
P
Java
P
JVM
JVM
M
JVM
M
P
JVM
M
compilando programas e usando o interpretador portável
Bootstrapping um compilador interpretador
M
Java
JVM
JVM
JVM
M
JVM
Java
M JVM
Java
M JVM
JVM
M
Bootstrapping um compilador interpretador (2)
M
JVM
JVM
M
JVM
M
JVM
M
MJVM
JVM
M
Compilador compila a si
mesmo
Bootstrapping um compilador interpretador (3)
M
JVM
M
M
Java
M
JVMJava
JVM
JVM
Bootstrapping um compilador interpretador (4)
M
JVM
M
M
M
Java
M
JVM
P
Java
P
JVM
P
M
Bootstrap completo: versão 1
M
C
M
M
Ada-S
C
M
Ada-S
C
M Ada-S
M
M
Bootstrap completo: versão 2
M
Ada-S
Ada-S
M
Ada-S
M
MAda-S
Ada-S
M
Inicia desenvolviment
o do novo compilador
Inicia desenvolviment
o do novo compilador
Compilador antigo
Compilador novo
Ada-S
M
M
Bootstrap completo: versão 2a
M
Ada-S
Ada-S
M
Ada-S
M
MAda-S
Ada-S
M
Inicia desenvolviment
o do novo compilador
Inicia desenvolviment
o do novo compilador
Compilador novo
Compilador novo
Ada-S
M
M
Bootstrap completo: versão 3
M
Ada
Ada-S
M
Ada
Ada-S
M Ada
M
M
M
MAda-S M
Linguagem estendida
Bootstrap como estratégia para melhorar eficiência
Ada
Ada
Mslow Ada
Mslow
Mslow
Ada
Ada
Mfast
programa fonte do compilador, que gera código
ineficiente
executável ineficiente do
compilador, que também gera código
ineficientemelhoria no
programa fonte do compilador,
para gerar código mais eficiente
Bootstrap como estratégia para melhorar eficiência
Ada
Mslow
Mfast
Ada
Mslow
Mslow
Ada
Ada
Mfast
M
Bootstrap como estratégia para melhorar eficiência
Ada
Mslow
Mfast
M
P
Ada
P
Mfast
M
P
Mfast
Bootstrap como estratégia para melhorar eficiência
Ada
Mslow
Mfast
M
Ada
Ada
Mfast Ada
Mfast
Mfast