Compiladores Prof. Claudio Benossi

Objetivos Introdução à construção de compiladores Noções Básicas de Compiladores, Interpretadores e Analisadores. Análise léxica, sintática e semântica. Estratégias para otimização de código.

Programa Geração do Código: introdução, linguagens intermediárias, máquinas virtuais e estratégias para otimização de código.

Programa Conceitos Básicos: compiladores, interpretadores e parsers; Análise Léxica: introdução, recuperação de erros, sistemas de entrada, linguagens, expressões regulares, implementação de um analisador léxico; Análise Sintática: introdução, autômatos, máquinas de estado, implementação de um analisador sintático; Análise Semântica: introdução, gramáticas livres de contexto, dificuldades semânticas, implementação de um analisador semântico;

Análise Léxica Análise léxica é o processo de analisar a entrada de linhas de caracteres (tal como o código-fonte de um programa de computador) e produzir uma seqüência de símbolos chamado "símbolos léxicos" (lexical tokens), ou somente "símbolos" (tokens), que podem ser manipulados mais facilmente por um parser (leitor de saída). A Análise Léxica é a forma de verificar determinado alfabeto. Quando analisamos uma palavra, podemos definir através da análise léxica se existe ou não algum caracter que não faz parte do nosso alfabeto, ou um alfabeto inventado por nós. O analisador léxico é a primeira etapa de um compilador, logo após virá a análise sintática.

Análise Sintática A análise sintática transforma um texto na entrada em uma estrutura de dados, em geral uma árvore, o que é conveniente para processamento posterior e captura a hierarquia implícita desta entrada. Através da análise léxica é obtido um grupo de tokens, para que o analisador sintático use um conjunto de regras para construir uma árvore sintática da estrutura. Em termos práticos, pode também ser usada para decompor um texto em unidades estruturais para serem organizadas dentro de um bloco, por exemplo.

Análise Semântica Análise semântica é um sinônimo de Análise sintática e é a terceira fase da compilação onde se verifica os erros semânticos, (por exemplo, uma multiplicação entre tipos de dados diferentes) no código fonte e coleta as informações necessárias para a próxima fase da compilação que é a geração de código objeto.

Referências Bibliográficas O conteúdo deste curso não esgota o assunto, maiores informações poderão ser obtidas em: Compilers – Principles, Techniques and Tools. Addison- Wesley Publishing Co. 1986. Compiladores, Teoria e Pratica. Ed. LTC. Allen I. Holub, Compiler Design in C. Prentice Hall Inc. 1990. Introdução a Compilação. Maria G. V. Nunes, Alessandra A. Macedo, Daniel G. Dosualdo e Tatiana Barbosa. Http://www.icmsc.sc.usp.br/Ensino

Links de Apoio Manuais do Lex e do Yacc http://www.bumblebeesoftware.com/  Analisadores léxicos e sintáticos http://www.inf.ufes.br/~tavares/labcomp2000/   Apostilas http://www-di.inf.puc-rio.br/~rangel/comp.html Exemplo de analisador lexico http://www.hpjanio.hpg.ig.com.br/compiladores.htm

Compiladores? Especificação / Implementação de L.P. Uso geral: novas, extensões e atualizações Específico: Tempo Real, robótica, descrição de HW, SO, BD, Protocolos, Interfaces Uso de técnicas / ferramentas em outros sistemas Processamento de texto, ling. naturais Entender melhor as Linguagens de Programação Escolha e uso mais racional/eficiênte Estudos avançados Pesquisa e pós-graduação

Compiladores Nos computadores antigos os compiladores muitas vezes exerciam o seu papel como programas autônomos, exigindo uma interação direta com o programador com operações específicas e manuais transformando o programa em formas intermediárias produzidas em meios de armazenamento externo (fitas perfuradas e cartões).

Compiladores O código-objeto final, que também apresentava-se na forma de fitas e cartões, continha programas-objeto em linguagem de máquina realocável, ou em formato fonte de linguagem simbólica de baixo nível. A partir daí, e através de processamento adicional, chegava-se a um programa executável (ainda na forma de fitas ou cartões).

Compiladores Atualmente os compiladores operam integrados aos demais componentes do sistema de programação, fazendo parte do conjunto dos recursos oferecidos pelo sistema operacional (Unix - C) inclusive entradas e saídas

Relacionamento dos compiladores com outros elementos de um sistema de programação HARDWARE Linguagem de máquina Sistema Operacional Montadores Compiladores/interpretadores Ling. de baixo nível Ling. de alto nível Ling. para resolução de problemas específicos

Definições COMPILADOR: é um dos módulos do software de um computador, cuja função é a de efetuar automaticamente a tradução de textos, redigidos em uma determinada linguagem de programação, para alguma outra forma que viabilize sua execução (em geral em linguagem de máquina) TRADUTOR: Tradutores em que a ling. fonte é de baixo nível, por tradição, chamam-se montadores (assembly languages) Texto-Objeto (redigido em ling. objeto) Texto-Fonte (redigido em ling. fonte) Tradutor

Compiladores Generalizando: tradutores convertem textos redigidos em uma linguagem, para formas equivalentes, redigidas em outra linguagem. Se a primeira linguagem for de alto nível, o tradutor será chamado compilador. Exemplos de Compiladores: 1. Turbo Pascal 2. Turbo C Texto-Fonte (Ling.alto nível) Texto-Objeto (outra Linguagem ) Compilador

Filtro Caso a ling.-objeto seja de alto nível e muito semelhante a ling.-fonte, o tradutor recebe o nome de filtro. Exemplos? Texto-Fonte (em Turbo C) Texto-Objeto (equivalente em C) Filtro

Pré-Processador Programas que efetuem traduções entre 2 dialetos de mesma linguagem, ou que permitem converter para uma forma padronizada um texto que inclua extensões de uma Linguagem disponível, chamam-se pré-processadores. Exemplos? Pré- processador Texto-Fonte (não preparado) Texto-Fonte equivalente (preparado)

Atividades Adicionais Detecção e recuperação de erros exemplo... 2. Permite a inclusão de comentários no código fonte, facilitando a compreensão. As linhas de comentário são reproduzidas no código-objeto? 3. Comandos de controle de compilação.

Formalização das Linguagens de Programação As linguagens de programação devem ser descritas de maneira completa e isenta de ambigüidades. Para tanto utilizam-se notações matemáticas formais, inspiradas em modelos elaborados por estudiosos de Linguagens naturais, entretanto menos complexas e cheias de restrições em sua forma, visando limitar sua generalidade e aumentar sua simplicidade para facilitar a elaboração de programas analisadores baseados em tais definições. Exemplo de linguagens Naturais?

Gramáticas O ideal seria conversarmos diretamente com computador, mas por enquanto isto não é economicamente viável. As Linguagens de programação podem ser formalizadas de 2 maneiras: 1. Gramática: Conjunto de leis de formação que definem rigorosamente o modo de formar textos corretos em uma linguagem. Portanto a linguagem é o conjunto de todos os textos gerados a partir das definições da gramática que a define. Gramáticas são portanto dispositivos geradores (síntese) de textos pertencentes a linguagem.

Reconhecedores 2. Reconhecedores: uma regra de teste que permite classificar um texto como pertencente a uma dada linguagem ou não. Muitos compiladores são construídos com base em Reconhecedores. Visto que Gramática e Reconhecedores são formas de representação que permitem definir formalmente linguagens de programação, elas próprias formam linguagens através das quais esta formalização é efetuada.

Metalinguagem A linguagem utilizada para representar ou definir linguagem chama-se METALINGUAGEM, exemplo: Em Linguagem Natural seria uma gramática da língua inglesa redigida em português para ser usada por pessoas de língua portuguesa. Em linguagem de Programação o exemplo mais conhecido é a Backus-Naur Form - BNF através da qual são construídas gramáticas e diagramas de estados que representam os autômatos finitos através dos quais são construídos reconhecedores de várias linguagens.