Compiladores

Lenguajes de Programación
Compilación vs Interpretación
Juan Zamora O.
Semestre II - 2013
Anteriormente...
I
Inicios de los LP.
I
Ppio de los tiempos → Secuencias de bits.
I
Aumento progresivo del nivel de abstracción.
I
Traductor → Interprete.
I
Modelo de computación y categorı́as.
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Compiladores
I
Compilacion y ejecucion de un programa en un lenguaje de
alto nivel:
P.Fuente
Compilador
Entrada
Ejecutable
Salida
I
Traducción del programa fuente en programa objeto
(tipicamente en lenguaje de maquina).
I
”tiempo de compilacion” vs ”tiempo de ejecución”.
[email protected]
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Compiladores
I
Compilacion y ejecucion de un programa en un lenguaje de
alto nivel:
P.Fuente
Compilador
Entrada
Ejecutable
Salida
I
Traducción del programa fuente en programa objeto
(tipicamente en lenguaje de maquina).
I
”tiempo de compilacion” vs ”tiempo de ejecución”.
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Interpretes
I
Esquema general de interpretación de un programa fuente:
P.Fuente
Interprete
Salida
Entrada
I
Interprete ∼ maquina virtual.
I
Se procesa y se ejecuta.
I
Manejo ”cómodo” de asignaciones dinámicas (dep. entrada).
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Interpretes
I
Esquema general de interpretación de un programa fuente:
P.Fuente
Interprete
Salida
Entrada
I
Interprete ∼ maquina virtual.
I
Se procesa y se ejecuta.
I
Manejo ”cómodo” de asignaciones dinámicas (dep. entrada).
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Interpretes
I
Esquema general de interpretación de un programa fuente:
P.Fuente
Interprete
Salida
Entrada
I
Interprete ∼ maquina virtual.
I
Se procesa y se ejecuta.
I
Manejo ”cómodo” de asignaciones dinámicas (dep. entrada).
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Compilador vs Interprete I
I
Lenguajes compilados generalmente tienen un mejor
desempeño.
I
Ahorran realizacion de tareas en tiempo de ejecucion al
ejecutarlas una unica vez en el tiempo de compilacion.
I
Criterio: Complejidad en el analisis e intervencion del codigo
I
Interprete ∼ traducción mecánica.
I
Compilador:
I
Análisis sintáctico.
I
Modifica código.
I
Genera programa intermedio entre c.orig. y lenguaje de maq.
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Compilador vs Interprete I
I
Lenguajes compilados generalmente tienen un mejor
desempeño.
I
Ahorran realizacion de tareas en tiempo de ejecucion al
ejecutarlas una unica vez en el tiempo de compilacion.
I
Criterio: Complejidad en el analisis e intervencion del codigo
I
Interprete ∼ traducción mecánica.
I
Compilador:
I
Análisis sintáctico.
I
Modifica código.
I
Genera programa intermedio entre c.orig. y lenguaje de maq.
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Compilador vs Interprete I
I
Lenguajes compilados generalmente tienen un mejor
desempeño.
I
Ahorran realizacion de tareas en tiempo de ejecucion al
ejecutarlas una unica vez en el tiempo de compilacion.
I
Criterio: Complejidad en el analisis e intervencion del codigo
I
Interprete ∼ traducción mecánica.
I
Compilador:
I
Análisis sintáctico.
I
Modifica código.
I
Genera programa intermedio entre c.orig. y lenguaje de maq.
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Compilador vs Interprete I
I
Lenguajes compilados generalmente tienen un mejor
desempeño.
I
Ahorran realizacion de tareas en tiempo de ejecucion al
ejecutarlas una unica vez en el tiempo de compilacion.
I
Criterio: Complejidad en el analisis e intervencion del codigo
I
Interprete ∼ traducción mecánica.
I
Compilador:
I
Análisis sintáctico.
I
Modifica código.
I
Genera programa intermedio entre c.orig. y lenguaje de maq.
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Compilador vs Interprete II
I
En L.Compilados, el ”traductor” se denomina preprocesador.
I
Operaciones basadas en calce de patrones.
I
Existe posibilidad de errores posteriores.
P.Fuente
Preprocesador
P.Fuente Mod.
Compilador
Prog. Assembly
Ejemplo gcc...
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Compilador vs Interprete II
I
En L.Compilados, el ”traductor” se denomina preprocesador.
I
Operaciones basadas en calce de patrones.
I
Existe posibilidad de errores posteriores.
P.Fuente
Preprocesador
P.Fuente Mod.
Compilador
Prog. Assembly
Ejemplo gcc...
[email protected]
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Compilador vs Interprete III
Esquema gral. de impl. para la mayorı́a de los LLP.
P.Fuente
Traductor
P.Interm.
Maq. Virtual
Salida
Entrada
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Compilador vs Interprete III
Esquema gral. de impl. para la mayorı́a de los LLP.
P.Fuente
Traductor
depende de complej.
P.Interm.
Maq. Virtual
Salida
Entrada
[email protected]
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Como se construye un compilador?
I
Bootstrapping
I
Compilador C → C
I
Compilador ADA → ADA
I
Compilador no necesariamente traduce de L. de alto nivel a L.
de maquina.
I
∃ ssi ∃ traducción automat. Y ∃ análisis semántico de entrada
(C.Fuente).
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Como se construye un compilador?
I
Bootstrapping
I
Compilador C → C
I
Compilador ADA → ADA
I
Compilador no necesariamente traduce de L. de alto nivel a L.
de maquina.
I
∃ ssi ∃ traducción automat. Y ∃ análisis semántico de entrada
(C.Fuente).
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Fases de compilación I
I
Compilación consiste en una serie de pasos secuenciales.
(Img. extraı́da del libro de Scott.)
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Fases de compilación II
I
Frontend: Buscan significado del programa.
I
Backend: Construyen programa objeto equivalente.
I
Ambos pueden ser compartidos por compiladores:
I
Frontend: para más de una maq.
I
Backend: para más de un lenguaje de fuente.
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Análisis léxico y sintáctico I
Consideremos el siguiente código:
int main (){
int i = getint () , j = getint ();
while ( i != j ) {
if (i > j ) i = i - j ;
else j = j - i ;
}
putint ( i );
}
I
Análisis léxico:
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Análisis léxico y sintáctico II
I
I
I
Análisis léxico
I
Reconoce sólo estructura & agrupa atomos (tokens).
I
Reduce tamaño de la entrada.
Análisis sintáctico organiza tokens jerárquicamente.
I
Representa conceptos de alto nivel (uno por nodo en árbol).
I
Componentes de c/concepto → hijos.
I
Hojas (D → I) son los Tokens recibidos por el A.Lex.
Estructura del árbol se basa en cjto. de reglas recursivas
(”CFG”).
I
Una regla: Concepto → { expansión posible}
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Análisis léxico y sintáctico III
Árbol sintáctico Concreto del código anterior(1).
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Análisis léxico y sintáctico IV
Árbol sintáctico Concreto del código anterior(2).
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Análisis léxico y sintáctico V
Árbol sintáctico Abstracto del código anterior.
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Análisis léxico y sintáctico VI
Importante
I
Cada punto de ramificcación → aplicación de una regla
gramática.
I
Complejidad resultante es reflejo de gramática, no del
programa de entrada.
I
Durante análisis léxico y sintáctico compilador verifica:
I
Correctitud de tokens (bien formados). (e.g. $mi var en C)
I
Coherencia de secuencia de tokens con la gramática. (e.g. i =
j.i 2)
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Análisis semántico y gen. de cód. intermedio I
I
I
Análisis semántico → Identificación del sentido/intención en
un programa.
I
Reconoce si mult. ocurrencias de un ID hacen ref. a la misma
entidad.
I
Verifica su uso consistente.
I
Rastrea tipos de ID y exprs. para verificar uso consistente.
Construcción de tabla de sı́mbolos (T.S.).
I
Asocia cada ID con su información (tipo, ambito, estr. interna,
etc.)
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Análisis semántico y gen. de cód. intermedio II
I
I
(usando T.S.) Otras reglas pueden ser verificadas (e.g.):
I
Declaración previa de cada ID y aplicaciones coherentes (e.g.
String + INT).
I
Parámetros correctos en subrutinas.
Revisión exhaustiva de reglas semánticas en T.Compilación
I
Imposible.
I
”Aquellas que sı́” → Semánticas Estáticas.
I
Resto → Semánticas Dinámicas.
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Análisis semántico y gen. de cód. intermedio III
I
¿Balance en términos de desempeño? (verif. semant.
estaticas vs dinámicas)
I
¿Balance en términos de seguridad? (verif. semant. estaticas
vs dinámicas)
I
Algunos LP. verifican en tiempo de ejecución:
I
Inicialización de vars. previo a su uso en expr.
I
Expr. con indices de arreglos queden dentro del rango.
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Análisis semántico y gen. de cód. intermedio IV
I
Compilador produce código para verificar algunas reglas
(Lanzamiento de Excepciones).
I
Aquello que no puede ser verif. genera programas indefinidos.
void main (){
int arr [4] = {0 , 1 , 2 , 3};
int * p = arr ;
printf ( " % d \ n " , *( p +5));
}
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Arbol de sintáxis concreto vs abstracto I
I
I
Árbol sintáctico pasa por 2 etapas:
I
Concreta: muestra derivación de reglas a partir de CFG.
I
Abstracta: Refinación de la v.Concreta. → Arbol de sintaxis (a
secas).
En etapa abstracta:
I
Nodos artificiales son removidos.
I
Incorporación de anotaciones por el A. Semántico.(atributos)
I
E.g. ptrs de ID hacia entradas de T.S.
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Arbol de sintáxis concreto vs abstracto II
I
En algunos compiladores:
I
Árbol de sintáxis [Forma intermedia] → Backend.
I
Recorrido sobre árbol de sintaxis [Forma Intermedia] →
Backend.
I
E.g. grafo de flujo de control: potenciales caminos durante
ejec.
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Generación de código objeto I
I
Forma intermedia es llevada al lenguaje objetivo.
I
Dada la info. del árbol de sintáxis se genera el código.
I
Revisión de T.S. para asignar ubic. de vars.
I
Recorrido de repres. intermedia (resto de ops. y
ramificaciones)
I
T.S. almacenada en programa objeto para depuración.
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Generación de código objeto II
Código ensamblado del programa GCD en C.
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Mejora del código I
I
”Optimización” (no siempre es realizada)
I
Transforma programa que:
I
I
Hace lo mismo.
I
Más rapido o
I
usando menos memoria.
Mejoras pueden ser
I
Dependientes de la maq.
I
I
I
I
sobre forma intermedia.
Indep. de la maq.
sobre programa objeto.
2 fases adicionales al proceso de compilación (eventualmente).
[email protected]
25/1
Mejora del código II
Código ensamblado del programa GCD en C.(version mejorada)
[email protected]
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