Compiladores. Introdução

Transcrição

1 Compiladores Introdução

2 Apresentação Turma Noite Continuada I 20/03 Continuada II 22/05 Atividades Regimental 05/06 Total 1 Ponto 1 Ponto 1 Ponto 7 Pontos 10 Pontos Aulas expositivas teórico-práticas Exercícios práticos em laboratório Projeto em dupla Professor Ariel da Silva Dias -

3 Introdução Compiladores: uma das principais ferramentas do cientista/engenheiro da computação Técnicas de compilação se aplicam a projetos gerais de programas Editores de texto, sistemas de recuperação de informação, reconhecimento de padrões,...

4 Introdução Sintaxe: conjunto de regras que definem a forma da linguagem; Como as sentenças podem ser formadas como sequências de componentes básicos palavras; A sintaxe não revela nada sobre o significado dasentença; Exemplo: Em C, palavras chaves como while, do, for, if, são palavras da linguagem; Palavras não são elementares, elas são construídas com caracteres que pertencem a um alfabeto; Assim, a sintaxe de uma linguagem é definida por dois conjuntos de regras: regras léxicas e regras sintáticas.

5 Introdução Será apresentado nos próximos slides a definição de compilador e suas fases de análise léxica, sintática e semântica Compreender a sintaxe e o comportamento de um compilador é essencial para o bom programador

6 Contexto de um compilador Aquilo que é usualmente designado por um compilador é de fato um conjunto de programas que no seu conjunto formam o compilador;

7 Contexto de um compilador Componentes Pré-Processador: processa diretivas; retira os comentários; entre outras tarefas. Compilador: faz a análise do texto escrito na linguagem fonte e faz a sua transcrição para a linguagem destino; Assembler: faz a transcrição da linguagem intermediária para a linguagem final (máquina); Loder/Linker: no caso de que se querer um programa executável os loader/linker fazem a junção do código máquina produzido pelas anteriores fases a um conjunto de serviços ( run-time routines ) que permitem a criação de um programa independente

8 Implementação Abstração Contexto de um compilador Código Fonte Análise Léxica Tokens e Lexemas Análise Sintática Árvore Sintática Abstrata Análise Semântica AST Decorada Código Código de Máquina

9 msg Nosso objetivo Desenvolver um compilador ERROS int a=2; int b=3; int c; c=a+b; In Compilador Out Código Fonte Programa Objeto

10 Definição Definição: lê um programa em uma linguagem fonte e o traduz em um programa em uma linguagem-alvo (objeto) Linguagem-fonte: Pascal, C Linguagem-alvo: linguagem de montagem (assembly), código de máquina

11 Histórico Antigamente a programação era feita em código de máquina Programação em linguagem máquina Rapidez execução versus desenvolvimento complicado Necessidade de um montador Não há mágica! Finalmente, linguagens de mais alto nível

12 Histórico Primeiros compiladores começaram a surgir no início dos anos 50 Trabalhos iniciais: tradução de fórmulas aritméticas em código de máquina Compiladores eram considerados programas muito difíceis de construir Primeiro compilador foi o Fortran (permitia a declaração de identificadores com até 6 caracteres ) FORmula TRANslation System

13 Histórico Exemplo de cartão perfurado

14 Histórico Desde então, técnicas sistemáticas para construção de compiladores foram identificadas Reconhecimento de cadeias, gramáticas, geração de linguagem Desenvolvimento de boas linguagens e ambientes de programação C, C++, linguagens visuais

15 Histórico Desenvolvimento de programas para produção automática de compiladores lex, flex Lex Gerador Gerador de analisadores analisadores léxicos léxicos (UNIX) Flex Gerador de analisadores léxicos (LINUX / Windows) Entrada: Arquivo de descrição do analisador léxico Saída: Programa na linguagem C que realiza a análise léxica

16 Histórico Com isso, tornou-se uma área de grande importância: 1957: Fortran primeiros compiladores para processamento de expressões aritméticas e fórmulas 1960: Algol primeira definição formal de linguagem, com gramática na forma normal de Backus (BNF), estruturas de blocos, recursão, etc. 1970: Pascal tipos definidos definidos pelos usuários usuários 1985: C++ orientação a objetos, exceções 1995: Java compilação instantânea (traduz bytecodes para código de máquina e executa), melhorando o tempo e execução do programa. Portabilidade

17 Compilador e Interpretador

18 Compilador, Interpretador e Máquina Virtual Entrada de Dados Pascal, C Programa Fonte Compilador Prog. Objeto Saída Entrada de Dados PHP, JavaScript Interpretador Saída Programa Fonte Programa Fonte Compilador Entrada de Dados Cód. Intermediário bytecodes Máquina Virtual Saída Java

19 Processo de compilação A compilação divide-se em duas fases: 1) Análise (Front-End) Cria representações intermediárias do programa (subdivisões) Verifica presença de certos tipos de erros 2) Síntese (back-end) Constrói o programa destino a partir das representações intermediárias

20 msg Processo de compilação A compilação divide-se em duas fases: 1) Análise (Front-End) ERROS ANÁLISE Cria representações intermediárias do programa (subdivisões) Verifica presença de certos tipos de erros 2) Síntese (back-end) SÍNTESE Constrói int o a=2; programa destino a partir das representações intermediárias int b=3; In Compilador Out int c; c=a+b; Código Fonte Programa Objeto

21 Processo de compilação 1) Análise 1.1) Análise léxica Organiza caracteres de entrada em grupos, chamados tokens Erros: tamanho máximo da variável excedido, caracteres inválidos. 1.2) Análise sintática Organiza tokens em uma estrutura hierárquica Erros: falta de (, ), =, identificador inválido ) Análise semântica Checa se o programa respeita regras básicas de consistência Erro: tipos inconsistentes atribuir uma string em uma variável inteira

22 Processo de compilação Vejamos um exemplo, seja a seguinte instrução de atribuição: posicao = inicial + incremento * 60 Na análise semântica verifica a validade da frase no que diz respeito aos tipos das entidades utilizadas. Por exemplo, se um dos identificadores presentes na expressão é do tipo real, então é necessário converter 60 para a sua representação real:

23 Gestão de erros Trata-se de detectar os erros enviando uma mensagem apropriada para o utilizador: local do erro; tipo do erro; causa provável; É importante tentar recuperar do erro automaticamente de forma a poder continuar a tarefa de compilação até ao máximo possível;

24 Descrição gráfica das fases

25 Referências SEBESTA, Robert W. Conceitos de linguagens de programação. 9ª ed. Porto Alegre: Bookman, p. ISBN Notas de aula Professora Isabel Harb Manssour