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COMPILADORES
M.C. Pedro Bello López
Facultad de Ciencias de la Computación
BUAP
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Introducción
¿Qué es un compilador (traductor)?
Programa que lee un programa (fuente) en un lenguaje ascci y lo traduce a un programa EQUIVALENTE en otro lenguaje (objeto)
Además: da mensajes de error lleva a cabo determinadas “correcciones” (recuperación de errores) puede optimizar el código generado
Permite programar “independientemente” de la máquina
Importante, ya que el número de máquinas diferente crece deprisa
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¿De dónde el nombre “compilador”?
Murray Hopper (50’s) La traducción se veía como la “compilación”
de una secuencia de subprogramas tomados de una librería (biblioteca) de programas
Compilación (actual) se llamaba “programación automática” se veía como algo futurista
Primeros compiladores modernos: FORTRAN (finales 50) “independencia” de la máquina coste: 18 personas/año
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No siempre el lenguaje objeto tiene que ser de “bajo nivel”
(traductor) Técnicas aplicables para:
editores/formateadores de texto nroff, troff, eqn, tbl, pic de UNIX,TeX
lenguajes de consulta SQL, shells
transformación de formatos de ficheros
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Clasificación de los lenguajes
Lenguajes máquina– Son los lenguajes de más bajo nivel: secuencias binarias de
ceros y unos.– Históricamente, los primeros
• Lenguajes ensambladores– Segunda generación de lenguajes– Versión simbólica de los lenguajes máquina (MOV, ADD).
• Lenguajes de alto nivel– Lenguajes de tercera generación (3GL)
• Estructuras de control, Variables de tipo, Recursividad, etc.• Ej.: C, Pascal, C++, Java, etc• Lenguajes orientados a problemas.
– Lenguajes de cuarta generación (4GL)• Ej. SQL
INTERPRETE
• El intérprete ejecuta el código según lo va interpretando.
– Cada vez que se escribe una línea el programa comprueba si es correcta, si lo es, la ejecuta.
– La ejecución es interactiva.– Los intérpretes más puros no guardan
copia del programa que se está escribiendo.
– Ejemplos: Procesos por lotes, CAML, etc.
– El intérprete siempre debe estar presente.
COMPILADOR
El compilador es el traductor más extendido Realiza un análisis y genera un programa
ejecutable El programa ejecutable, una vez creado, no
necesita el compilador para funcionar
COMPILADOR VS INTERPRETE
• Compilador– Se compila una vez, seejecuta n veces– El proceso de compilacióntiene una visión global detodo el programa, por locual la gestión de erroreses más eficiente.– La ejecución es másrápida.
• Intérprete– Se traduce cada vez que seejecuta– Permite interaccionar más conel código en tiempo deejecución.– Necesita menos memoria
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Las FASES de un compilador
Primera fase (precompilador) no siempre se realiza sustituciones de macros eliminación de comentarios inclusión de ficheros extensiones al lenguaje (C+SQL)
Segunda fase es la parte fundamental (y siempre presente) consta de:
analizador léxico analizador sintáctico generador de código
traduce el código fuente a otro objeto puede ser el definitivo puede ser un código intermedio
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Las FASES de un compilador
Tercera fase no siempre presente realiza optimizaciones (algunas) sobre el código (intermedio) generado
Cuarta fase: traduce el código intermedio (optimizado) a
ensamblador binario
Muchas variaciones posibles: sin preprocesador sin usar código intermedio optimizando directamente sobre el ensamblador de la máquina generar directamente binario, sin pasar por el ensamblador .........
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Tipos de Compiladores
Ensamblador: el lenguaje fuente es lenguaje ensamblador y posee una estructura sencilla.
Compilador cruzado: se genera código en lenguaje objeto para una máquina diferente de la que se está utilizando para compilar.
Compilador con montador: compilador que compila distintos módulos de forma independiente y después es capaz de enlazarlos.
Autocompilador: compilador que está escrito en el mismo lenguaje que va a compilar.
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Tipos de Compiladores
Metacompilador: es sinónimo de compilador de compiladores y se refiere a un programa que recibe como entrada las especificaciones del lenguaje para el que se desea obtener un compilador y genera como salida el compilador para ese lenguaje.
Descompilador: es un programa que acepta como entrada código máquina y lo traduce a un lenguaje de alto nivel, realizando el proceso inverso a la compilación.
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ESTRUCTURA DE UN COMPILADOR
Etapas que constituyen el proceso de compilación
Análisis Sintáctico
Análisis Léxico
Análisis Semántico
Generación de Código Intermedio
Optimización de Código
Generación de Código
Manejo de Errores
Manejo de la Tabla de Símbolos
Programa Fuente
Programa Objeto
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Las partes principales
La primera fase (front end) es la encargada de analizar el programa fuente – Fase de Análisis.
(back end) es la encargada de generar código para la máquina objeto.- Fase de síntesis.
El puente de unión entre las dos fases era un lenguaje intermedio que se designó con el nombre de UNCOL (UNiversal Computer Oriented Language).
El analizador léxico
Lo realiza un “scanner” también “tokenizer”
El scanner recorre los caracteres de entrada (el fuente) hasta reconocer un “token” token: unidad léxica indivisible ejemplos: while,if,==,>=,ancho,...
La secuencia de caracteres correspondiente se llama
“lexema” (componente léxico) 1 token <> 1 lexema Existen Generadores automáticos de analizadores léxicos
como LEX
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El analizador léxico
Además, suele realizar otras tareas: procesar directivas al compilador (opciones) introducir información preliminar en la tabla de símbolos eliminar separadores innecesarios sustituir macros listar el fuente
Normalmente, los tokens se describen mediante expresiones regulares
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El analizador léxico
Ejemplo:
El scanner deberá reconocer sucesivamente,
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El analizador sintáctico
O “parser” Objetivo: agrupar los tokens suministrados por el scanner
para reconocer “frases” ¿Cómo lo hace? La sintaxis se suele especificar formalmente mediante una GLC también de otros tipos
El parser recibe tokens y los agrupa de acuerdo a especificadas por la GLC
El parser detecta errores sintácticos Y si es bueno, puede además realizar algunas correcciones producciones
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El analizador sintáctico
Ejemplo: supongamos sintaxis asignación como:
y debemos analizar
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El analizador sintáctico
El árbol sintáctico correspondiente es
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El analizador semántico
Realiza dos funciones: Análisis de la semántica estática
¿Es cada construcción legal y “con sentido”? variables en una expresión definidas del tipo adecuado alcance de los objetos
Generación del código intermedio Generalmente se lleva a cabo mediante gramáticas
de atributos la GLC se completa con atributos necesarios
tipo valor acciones a ejecutar cuando se detecta una construcción
legal ....
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Cuando el número de lenguajes fuente crece hasta un número grande M, y/o cuando el número de lenguajes objeto también crece hasta un numero grande N, es necesario encontrar una técnica para evitar tener que diseñar MxN compiladores. La solución consiste en utilizar un lenguaje intermedio o una representación intermedia; de esta forma solo hay que construir M programas que traduzcan de cada lenguaje fuente al lenguaje intermedio y N programas que traduzcan del lenguaje intermedio a cada lenguaje objeto.
Generación de Código Intermedio
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La generación de código intermedio transforma un árbol de análisis sintáctico (semántico) en una representación en un lenguaje intermedio, que suele ser código suficientemente sencillo para poder luego generar código máquina.
Generación de Código Intermedio
While (A>B) AND (A<=2*B-5) Do A := A + B
L1: IF A>B GOTO L2 GOTO L3L2: T1:= 2*B T2:= T1-5 IF A<=T2 GOTO L4 GOTO L3L4: A:= A+B GOTO L1L3: ....
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OPTIMIZACION DE CODIGO
El código intermedio generado es analizado y transformado en uno equivalente optimizado
Es una tarea muy costosa De hecho, generalmente se puede invocar al compilador
activando/desactivando esta opción Otras veces, optimiza el código objeto
usual la optimización “peephole”: tomar una porción pequeña de código y hacer una optimización local
“desenrrollado” de bucles eliminación de recursividad final ....
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GENERACION DE CODIGO
Toma código intermedio y genera código objeto para la máquina considerada
Es la parte más próxima a la arquitectura de la máquina
Habitualmente, se escriben “a mano” desarrollo “a medida” para cada máquina específica
Dada la complejidad, si no se va a realizar optimización, se asocia la generación de código a las rutinas semánticas compiladores de “una pasada”
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La tabla de símbolos
Mecanismo para almacenar/acceder la información de los identificadores
Las informaciones asociadas a un identificador se denominan “atributos”
Cada vez que se usa un identificador, la tabla de símbolos proporciona la información necesaria
Se usa tanto en la parte de análisis como en la de síntesis
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Manejo de errores
Es una de las misiones mas importantes de un compilador, aunque al mismo tiempo, es lo que mas dificulta su realización debido principalmente a dos motivos:
1) A veces unos errores ocultan otros2) A veces un error provoca una avalancha de muchos errores que
se solucionan con el primero
Criterios en el manejo de errores
a) Pararse al detectar el primer errorb) Detectar todos los errores de un pasada
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