Pobierz prezentację
Pobieranie prezentacji. Proszę czekać
OpublikowałHenrieta Brzezina Został zmieniony 10 lat temu
1
KONSTRUKCJA KOMPILATORÓW WYKŁAD WYKŁAD Robert Plebaniak Robert Plebaniak
2
PLATFORMA PROGRAMOWA LINUX (może nie zawierać LLgen, wówczas instalacja ze strony http://tack.sourceforge.net); http://tack.sourceforge.net WINDOWS (używa się wtedy programu Cygwin, można znaleźć http://www.cygwin.com); http://www.cygwin.com 2
3
Narzędzia potrzebne do ćwiczeń: Kompilator C Generator LLgen Generator LEX Generator YACC Edytor tekstowy 3
4
KOMPILATOR C W przypadku gdy korzystamy z systemu Linux lub Cygwin najlepiej korzystać z domyślnego w tych systemach kompilatora C – gcc lub C++ (g++). Gdy używamy systemu Windows można skorzystać z wierszowych wersji komercyjnych kompilatorów firm Borland i Microsoft (które są darmowe) lub środowiska Open Watcom (http://www.openwatcom.org) 4
5
GENERATOR LLGen Niektóre dystrybucje systemu LINUX Wersja źródłowa, w ramach pakietu ACK Oddzielny produkt, np. do pobrania pod adresem http://tack.sourceforge.net/ http://tack.sourceforge.net/ System operacyjny Minix http://www.minix3.org 5
6
GENERATORY LEX i YACC PCYACC - wersja komercyjna http://www.abxsoft.com http://www.abxsoft.com MKS LEX & YACC – wersja komercyjna http://www.mkssoftware.com http://www.mkssoftware.com Bumble-Bee Parser Generator – wersja komercyjna http://www.bumblebeesoftware.com 6
7
LITERATURA Kompilatory reguły, metody i narzędzia A. V. Aho, R. Sethi, J.D. Ullman, WNT 2002; Konstrukcja kompilatorów, W. M. Waite, G. Goos, WNT 1989; Automaty i języki formalne T. Krasiński UŁWM, 2005; http://www.gnu.org/software/bison/manualhttp://www.gnu.org/software/bison/manual - generator LEX i YACC; http://www.gnu.org/software/bison/manual http://tack.sourceforgen.net/doc/LLgen.htmlhttp://tack.sourceforgen.net/doc/LLgen.html - generator LLGen; http://tack.sourceforgen.net/doc/LLgen.htmlwww.wazniak.mimuw.edu.pl 7
8
O czym będzie na wykładzie? Pojęcie i modele kompilatora, interpretera; Poszczególne fazy działania kompilatora i etapy kompilacji; Elementy analizy leksykalnej i składniowej; Modele generatorów: LLgen, Lex, Yacc 8
9
Kompilatory Definicja 1. Kompilator jest programem, którego zadaniem jest przetworzenie kodu napisanego w jakimś języku programowania (C, Ada, Java) zwanym językiem źródłowym, na równoważny kod w innym języku, zwanym językiem wynikowym. 9
10
INTERPRETER Interpreter – jest programem, który działa podobnie jak kompilator, z tą różnicą, iż nie generuje kodu wynikowego, tylko od razu wykonuje instrukcje zawarte w kodzie źródłowym programu. 10
11
FAZY DZIAŁANIA KOMPILATORA Program źródłowy; Program źródłowy; Analiza; Analiza; Reprezentacja pośrednia; Reprezentacja pośrednia; Synteza; Synteza; Program wynikowy; Program wynikowy; 11
12
ETAPY KOMPILACJI Analiza – na tym etapie, kompilator rozkłada program źródłowy na części składowe, a następnie generuje tzw. reprezentację pośrednią. Również na tym etapie następuje także wykrywanie błędów i ewentualne informowanie o nich programistę. Również na tym etapie następuje także wykrywanie błędów i ewentualne informowanie o nich programistę. 12
13
ANALIZA Analiza leksykalna; Analiza składniowa; Analiza semantyczna; 13
14
ANALIZA LEKSYKALNA Analiza leksykalna zwana jest także skanowaniem lub analizą liniową. Głównym zadaniem analizy leksykalnej jest grupowanie znaków strumienia wejściowego w symbole leksykalne inaczej zwane token-ami. 14
15
ANALIZA LEKSYKALNA Tokeny to inaczej elementarne składniki języka źródłowego np.: liczby, słowa kluczowe, operatory i identyfikatory, nawiasy okragłe, itd.. 15
16
ANALIZA LEKSYKALNA Analiza leksykalna zwana jest także skanowaniem lub analizą liniową. Głównym zadaniem analizy leksykalnej jest grupowanie znaków strumienia wejściowego w symbole leksykalne inaczej zwane token-ami. 16
17
Przykład Dana jest funkcja w języku C++: int funkcja (int s) { return s+s; } 17
18
Przykład Tokeny to inaczej elementarne składniki języka źródłowego np.: liczby, słowa kluczowe, operatory i identyfikatory, nawiasy okragłe, itd.. 18
19
PRZYKŁAD Leksemy – są to ciągi znaków, które tworzą symbole leksykalne; Wzorzec – to przepis na konstrukcję tokena: może to być ciąg znaków podkreśleń, małych, dużych liter, a także cyfr; Atrybuty – czyli wartości leksykalne, które czasem pojawiają się przy tokenach. 19
20
PRZYKŁAD ))) s[ _a-zA-Z][ _a- zA-z0-9]* sIDENT int KWD_INT ((( funkcja[ _a-zA-Z][ _a- zA-z0-9]* funkcjaIDENT int KWD_INT ATRYB.WZORZECLEKSEM TOKEN 20
21
PRZYKŁAD s[_a-zA-Z][_a- zA-z0-9]* sIDENT s[ _a-zA-Z][ _a- zA-z0-9]* sIDENT ++OP_PLUS return KWD_RET {{{ ATRYB.WZORZECLEKSEM TOKEN 21
22
PRZYKŁAD }}} ;;; ATRYB.WZORZECLEKSEM TOKEN 22
23
ANALIZA Analiza leksykalna; Analiza składniowa; Analiza semantyczna; 23
24
ANALIZA SKŁADNIOWA Analiza składniowa jest zwana także analizą hierarchiczną lub synktatyczną. Zadaniem analizy składniowej jest zbadanie, czy jednostki leksyklane tworzą poprawne konstrukcje danego języka programowania (np.: czy zachowana jest odpowiednia kolejność leksemów). 24
25
Przykład Dana jest funkcja w języku C++: int (int s) funkcja { } + s ; s return 25
26
ANALIZA Analiza leksykalna; Analiza składniowa; Analiza semantyczna; 26
27
ANALIZA SEMANTYCZNA Analiza semantyczna ma następujące zadania: Sprawdzanie programu (programu źródłowego) pod względem semantycznej zgodności z definicją języka źródłowego, w jakim program jest napisany; Zbieranie informacji do generacji kodu pośredniego; 27
28
Analiza semantyczna Kontrola zgodności typów; Kontrola przepływu sterowania; Unikalność deklaracji - kontrola statyczna; Powtórzenia nazw - kontrola statyczna; 28
29
SYNTEZA Generacja kodu pośredniego; Optymalizacja kodu; Generacja kodu wynikowego; 29
30
KOD POŚREDNI Ostatnim etapem analizy jest generacja kodu pośredniego (tzw. języka pośredniego, czasem też reprezentacji pośredniej); Redukcja kosztów głównym celem generacji reprezentacji pośredniej; 30
31
Przykład Rozważmy program napisany w języku C++, mający za zadanie wypisać na ekran pierwszych n wyrazów ciągu arytmetycznego o różnicy 10;(10,20,30,…) Instrukcja wygląda następująco: for(i=1;i<=n;i++){ S:=10*i; cout<<s<<endl; } 31
32
Przykład Przyjrzyjmy się teraz kodowi pośredniemu naszej pętli: i:=1 @loop: if i>n goto @end s:=10*i cout<<s i:=i+1 goto @loop @end: 32
33
SYNTEZA Generacja kodu pośredniego; Optymalizacja kodu; Generacja kodu wynikowego; 33
34
OPTYMALIZACJA KODU Podstawowym celem optymalizacji jest poprawa efektywności kodu wynikowego. Może ona być wykonywana na wszystkich poziomach kodu, tzn. na poziomie kodu źródłowego, pośredniego a także i wynikowego. 34
35
Przykład A oto jak wygląda kod pośredni naszego przykładu po optymalizacji: i:=1 s:=10*i @loop: if i>n goto @end cout<<s i:=i+1 s:=s+10 goto @loop @end: i:=1 @loop: if i>n goto @end s:=10*i cout<<s i:=i+1 goto @loop @end: 35
36
SYNTEZA Generacja kodu pośredniego; Optymalizacja kodu; Generacja kodu wynikowego; 36
37
KOD WYNIKOWY Generacja kodu wynikowego jest ostatnią fazą kompilacji; Podstawowymi problemami rozważanymi na tym etapie kompilacji są: wybór rozkazów realizujących kod; wybór rozkazów realizujących kod; Przydział rejestrów; Przydział rejestrów; 37
38
KOD WYNIKOWY Blok podstawowy – fragment kodu wykonywany zawsze od pierwszej do ostatniej instrukcji; Graf przepływu – jest grafem dwudzielnym składającym się z węzłów i krawędzi. Jego węzłami są bloki podstawowe, zaś krawędzie pokazują w jaki sposób przemieszcza się sterowanie; 38
39
Przykład Stwórzmy graf przepływu dla matematycznej funkcji signum. 39
40
Przykład Implementacja w C++ takiego krótkiego programu może wyglądać następująco: float signum (int a) float signum (int a) { if a<0 return -1; if a<0 return -1; else if (a==0) return 0; else if (a==0) return 0; else return 1; else return 1; } 40
41
Przykład-graf przepływu funkcji signum x:=a If x<0 goto B If x>0 goto A B: y:=-1 goto C y=0 goto C A: y:=1 goto C C: STOP
42
Środowisko czasu wykonania W środowisko czasu wykonania jest zaopatrzony każdy program wykonywalny. Środowisko to zapewnia: - obsługę wyjątków; - obsługę wyjątków; - dynamiczny przydział pamięci; - dynamiczny przydział pamięci; - przekazywanie parametrów do podprogramów; - przekazywanie parametrów do podprogramów; - zapewnienie dostępu do nazw nielokalnych; - zapewnienie dostępu do nazw nielokalnych; 42
43
Środowisko czasu wykonania- reguły widzialności Reguły widzialności określają sposób w jaki kompilator interpretuje odwołania w programie do nazw nielokalnych. Mamy dwie możliwości: reguły widzialności statycznej – analiza tekstu programu (C, Ada); reguły widzialności dynamicznej – w trakcie wykonywania programu (Snobol, Lisp, APN) 43
44
Przykład Przyjrzyjmy się fragmentowi kodu napisanemu w C++: int k=1; main() main() {cout<<zmienna k wynosi <<k<<endl; {cout<<zmienna k wynosi <<k<<endl;{ int k=30; cout<<w bloku zmiennak k wynosi teraz <<k<<endl; } cout<<znów poza blokiem k wynosi<<k; } 44
45
Przykład A oto co pojawi się na ekranie w wyniku działania programu: zmienna k wynosi 1 w bloku zmienna k wynosi teraz 30 w bloku zmienna k wynosi teraz 30 znów poza blokiem k wynosi 1 znów poza blokiem k wynosi 1 45
46
Przykład A oto w jaki sposób można się odwołać do zasłoniętej nazwy globalnej w C++ int k=1; main(){ cout<<zmiennka k wynosi <<k<<endl; {int k=30; cout<<w bloku zmiennak k wynosi teraz <<k<< a zmienna globalna k wynosi nadal <<::k<<endl; }
47
KONIEC KONIEC WYKŁADU PIERWSZEGO
Podobne prezentacje
© 2024 SlidePlayer.pl Inc.
All rights reserved.