Compiladores. Bruno Lopes. Bruno Lopes Compiladores 1 / 32. Instituto de C

Transcrição

1 ompiladores Introdução Bruno Lopes Bruno Lopes ompiladores 1 / 32

2 Apresentação Em que período estão? O quanto sabem de programação? Quais linguagens? O quanto sabem de unix? O quanto sabem de Linguagens Formais? O quanto sabem de ompiladores? Bruno Lopes ompiladores 2 / 32

3 O que se espera do curso? Bruno Lopes ompiladores 3 / 32

4 Objetivo onhecer, compreender e implementar todas as fases do processo de compilação. Bruno Lopes ompiladores 4 / 32

5 Etapas Análise Léxica Análise Sintática Análise Semântica Geração de código Otimização de código Bruno Lopes ompiladores 5 / 32

6 Estrutura de um compilador Front-end ódigo Fonte Analisador Léxico Token Analisador Sintático Árvore Sintaxe de Gerador de ódigo Intermediário ódigo de três endereços Tabela de Símbolos Bruno Lopes ompiladores 6 / 32

7 Sobre o estudo de compiladores... Interface entre aplicações e arquitetura Técnicas de Linguagens Formais Técnicas de Programação Entender o comportamento de programas Bruno Lopes ompiladores 7 / 32

8 Sobre o estudo de compiladores... Interface entre aplicações e arquitetura Técnicas de Linguagens Formais Técnicas de Programação Entender o comportamento de programas Bruno Lopes ompiladores 7 / 32

9 Sobre o estudo de compiladores... Interface entre aplicações e arquitetura Técnicas de Linguagens Formais Técnicas de Programação Entender o comportamento de programas Bruno Lopes ompiladores 7 / 32

10 Sobre o estudo de compiladores... Interface entre aplicações e arquitetura Técnicas de Linguagens Formais Técnicas de Programação Entender o comportamento de programas Bruno Lopes ompiladores 7 / 32

11 ompilador Programa que traduz um programa de uma linguagem para outra. Interpretador Programa que lê um outro programa e produz o resultado de sua execução. Bruno Lopes ompiladores 8 / 32

12 ompilador Programa que traduz um programa de uma linguagem para outra. Interpretador Programa que lê um outro programa e produz o resultado de sua execução. Bruno Lopes ompiladores 8 / 32

13 ompilador Programa que traduz um programa de uma linguagem para outra. Interpretador Programa que lê um outro programa e produz o resultado de sua execução. Bruno Lopes ompiladores 8 / 32

14 ompiladores: princípios O significado do programa deve ser preservado. O código gerado deve ser melhor que o de entrada. (omo?) Bruno Lopes ompiladores 9 / 32

15 Histórico Linguagem de máquina Linguagem de montagem Linguagem de programação Bruno Lopes ompiladores 10 / 32

16 Histórico Speedcoding Fortran Hierarquia de homsky Algoritmos para reconhecer Linguagens Livres de ontexto Técnicas de otimização de código Bruno Lopes ompiladores 11 / 32

17 Funcionalidades Reconhecer código Gerar código correto Gerenciar armazenamento de variáveis e código Bruno Lopes ompiladores 12 / 32

18 Fases Análise Léxica Análise Sintática Análise Semântica Otimização Geração de código Front-end, Middle-end, back-end Bruno Lopes ompiladores 13 / 32

19 Fases Análise Léxica Análise Sintática Análise Semântica Otimização Geração de código Front-end, Middle-end, back-end Bruno Lopes ompiladores 13 / 32

20 Front-end ódigo Fonte Analisador Léxico Token Analisador Sintático Árvore Sintaxe de Gerador de ódigo Intermediário ódigo de três endereços Tabela de Símbolos Bruno Lopes ompiladores 14 / 32

21 Front-end Reconhece programas legais Reporta erros Produz código intermediário Produz de gerenciamento de memória e código Bruno Lopes ompiladores 15 / 32

22 Scanner Análise Léxica Organização em tokens. Este é um programa int i = 10; Bruno Lopes ompiladores 16 / 32

23 Scanner Análise Léxica Organização em tokens. Este é um programa int i = 10; Bruno Lopes ompiladores 16 / 32

24 Scanner Análise Léxica Organização em tokens. Este é um programa int i = 10; Bruno Lopes ompiladores 16 / 32

25 Quantos tokens? #include<stdio.h> int main (int argc, char *argv[]) { printf("hello world!"); return 0; } Bruno Lopes ompiladores 17 / 32

26 Análise Léxica Recohecimento de tokens Gerenciamento da tabela de símbolos (que operações? quando efetuá-las?) Uso de expressões regulares Ferramentas: Lex, JFlex etc. Bruno Lopes ompiladores 18 / 32

27 Parsing omo as palavras estão estruturadas? Estão bem estruturadas? Retorno: estrutura diagramizada Este é um programa int i = 10; Bruno Lopes ompiladores 19 / 32

28 Parsing omo as palavras estão estruturadas? Estão bem estruturadas? Retorno: estrutura diagramizada Este é um programa int i = 10; Bruno Lopes ompiladores 19 / 32

29 Parsing omo as palavras estão estruturadas? Estão bem estruturadas? Retorno: estrutura diagramizada Este é um programa int i = 10; Bruno Lopes ompiladores 19 / 32

30 Parser Reconhece a sintaxe Reporta erros ódigo intermediário Bruno Lopes ompiladores 20 / 32

31 Parser Determina elementos estruturais do código e seus relacionamentos omo especificar a sintaxe? Produz uma árvore sintática Bruno Lopes ompiladores 21 / 32

32 Resultado do parsing? #include<stdio.h> int main (int argc, char *argv[]) { printf("hello world!"); return 0; } Bruno Lopes ompiladores 22 / 32

33 Parser Estrutura definida por regras recursivas (como?) Regras recursivas definidas por uma gramática Geradores: YA, Bison, Sable, Java etc. Bruno Lopes ompiladores 23 / 32

34 Análise Semântica Busca entender o significado. Atributos semânticos podem ser analisados antes da execução Verificação de tipos Eliminação de ambiguidades onstruções Sensíveis ao ontexto Bruno Lopes ompiladores 24 / 32

35 Análise Semântica Busca entender o significado. Atributos semânticos podem ser analisados antes da execução Verificação de tipos Eliminação de ambiguidades onstruções Sensíveis ao ontexto Bruno Lopes ompiladores 24 / 32

36 Otimização de código omo utilizar menos recursos? omo melhorar o desempenho? Heurísticas Bruno Lopes ompiladores 25 / 32

37 for(i=0; i<n; i++) for(j=0; j<n; j++) A[i][j] = 0; for(i=0; i<n; i++) for(j=0; j<n; j++) A[j][i] = 0; p = &A[0][0]; t = n * n; for(i=0; i<t; i++) *p++ = 0; Bruno Lopes ompiladores 26 / 32

38 Back-end Traduz código intermediário em código de máquina Escolhe instruções para implementar cada operação Gerencia registradores Bruno Lopes ompiladores 27 / 32

39 Registradores Inserir no Load Inserir no Store Define conjunto de registradores que serão utilizados Bruno Lopes ompiladores 28 / 32

40 Escalonamento de instruções Usar recursos de forma produtiva Alocação ótima é NP-ompleto Heurísticas Bruno Lopes ompiladores 29 / 32

41 Bruno Lopes ompiladores 30 / 32

42 Linguagem Tiny Variáveis inteiras Declaração a partir da atribuição de valores ontrole com if e repeat if termina com end e tem um else opcional omentários entre chaves Expressões aritméticas e booleanas Bruno Lopes ompiladores 31 / 32

43 {Exemplo de programa em Tiny - Fatorial} read x; {inteiro de entrada} if x > 0 then {express~ao booleana} fact := 1; repeat fact := fact * x; x := x + 1; until x = 0; write fact; end Bruno Lopes ompiladores 32 / 32