INTRODUÇÃO A COMPILADORES
Visão Macro
Cláudio, Ibraim, Robson, Rafael
O PROBLEMA:
IMPLEMENTAR linguagens de ALTO NÍVEL
em um computador cuja linguagem de
máquina é de NÍVEL MUITO MAIS
BAIXO.
A SOLUÇÃO:
TRADUZIR essas LINGUAGENS usando
a própria LINGUAGEM DE MÁQUINA DA
CPU.
TRADUTOR
É um programa que traduz um programa
fonte escrito em uma linguagem qualquer
(linguagem fonte) para um programa objeto
equivalente escrito em outra linguagem
(linguagem objeto)
Linguagem
Fonte
Tradutor
Linguagem
Objeto
COMPILADOR
É um TRADUTOR em que a LINGUAGEM FONTE
é uma linguagem DE ALTO NÍVEL e a
LINGUAGEM OBJETO é uma linguagem DE
BAIXO NÍVEL (assembly ou máquina)
Linguagem
Fonte
(Alto Nível)
Compilador
Linguagem
Objeto
(assembly ou
máquina)
Programa Fonte
Compilador
Análise
Análise Léxica
Análise Sintática
Análise Semântica
Síntese
Geração de Código Intermediário
Otimização de Código
Geração de Código
Programa Objeto
DESCOMPILADOR
É um programa que realiza a OPERAÇÃO
INVERSA do COMPILADOR, ou seja, da
LINGUAGEM OBJETO ele EXTRAI a
LINGUAGEM FONTE.
Linguagem
Objeto
(assembly ou
máquina)
Descompilador
Linguagem
Fonte
(Alto Nível)
INTERPRETADOR
• Processa o código fonte, analisando um
comando a cada vez que esse deve ser
executado.
• Processamento é feito junto os dados de
entrada, em tempo de execução.
• Não produz um programa objeto.
2
1
Determinar a ação a ser
executada.
Obter o próximo
comando a ser
executado.
Buscar os dados
necessários.
3
Executar a ação.
Tratar o
resultado.
INTERPRETADOR
Programa
Fonte
Interpretador
Dados
Interpretação pura
Saída
Vantagens
Compiladores
Interpretadores
Desvantagens
Execução mais rápida
Várias etapas de tradução
Permite a otimização do
código fonte
Necessita de mais memória
para a sua execução
Programa fonte não precisa
ser fornecido ao utilizador
Processo de correção de
erros e depuração é mais
demorado
Depuração do programa é
mais simples
Execução do programa é
mais lenta
Consome menos memória
Necessário fornecer o
programa fonte ao utilizador
Resultado imediato do
programa ou rotina
desenvolvida
MONTADOR (assembler)
• É um tradutor que mapeia instruções em
linguagem simbólica (assembly) para
instruções de linguagem de máquina.
• Geralmente os comandos seguem a
relação 1:1.
MONTADOR (assembler)
Linguagem
simbólica
Montador
Linguagem de
máquina
• Alguns compiladores produzem esse trabalho
diretamente.
Jasmin (Java Assembler Interface)
• Montador de assembly JVM para arquivos
class.
• Recebe um arquivo texto como entrada.
Linguagem
simbólica
Jasmin
.class
DESMONTADOR (dissassembler)
• Um desmontador é um programa que
converte código de máquina em código de
montagem (assembly).
• Constantes simbólicas, comentários e
rótulos de endereçamento não são
recuperados.
MÁQUINA VIRTUAL
• Uma máquina virtual é um computador
fictício criado por um programa de
simulação. Estes programas podem
simular um computador de arquitetura
diferente.
• Um bom exemplo para maquina virtual no
contexto de compiladores e a JVM
COMPILADOR HÍBRIDO
• Um compilador é um programa que, a
partir de um código escrito em uma
linguagem cria um programa
semanticamente equivalente, porém
escrito em outra linguagem.
• Um compilador hibrido tem o papel de
converter o código fonte em um código
chamado de bytecode, que é uma
linguagem de baixo nível.
COMPILADOR HÍBRIDO
• O bytecode irá ser interpretado numa
máquina virtual, que fará a execução. O
• bytecode é um estágio intermédio entre o
código-fonte e a aplicação final.
CARREGADOR
• O carregador coleta os programas
traduzidos separadamente e liga-os em
um único módulo e depois carrega o
modulo absoluto na memória principal,
substituindo os endereços relativos ao
módulo de carga por endereços reais de
memória.
Processo de Execução
Editor
Compilador
Carregador de
classes
disco
O programa é criado em
um editor e armazenado
no disco
disco
Compilador gera os
bytecodes e os armazena
no disco
_________
_________
_________
___
O carregador de classes
coloca os bytecodes na
memória
memória
disco
Verificador de
bytecodes
_________
_________
_________
___
O verificador de bytecodes
confirma se todos os
bytecodes estão corretos e
se não violam as
restrições de segurança da
linguagem Java
memória
Interpretador
_________
_________
_________
___
memória
O interpretador lê os
bytecodes e executa
o programa
COMPILER-TO-COMPILER
• São softwares capaz de gerar através de
outras linguagens de alto nível outros
compiladores
• Exemplo o JavaCC, que passo o código
fonte para Java e depois segue o fluxo
normal de um programa na plataforma.
EXTENSÕES DE ARQUIVOS
• Arquivos .java
– Arquivos utilizado na construção de programas na
linguagem java.
• Arquivos .class
– Arquivos pré-compilados
– Arquivos a serem interpretados pela JVM
• Arquivos .jj
– Geração de novas linguagens.
• Arquivos .j
– Similar a assembly.
Linguagem fonte, Intermediária e
Destino.
• Fonte
– Linguagem de fácil interpretação para um
programador.
– Linguagem não compilada.
• Intermediária
– Linguagem pré-compilada
– Bytecode
– Interpretada pela Máquina Virtual
• Linguagem destino
– Geralmente linguagem de máquina.
Exemplos de arquivos 1/6
• Extensão .java
public class Exemplo01 {
public static void main(String args[]) {
double a,b;
a = 40 + 30;
b = a + 20;
}
}
Exemplos de arquivos 2/6
•
Extensão .jj
/* Analex.jj - Analisador Léxico */
options {
JDK_VERSION = "1.5";
DEBUG_PARSER = false;
DEBUG_TOKEN_MANAGER = false;
}
PARSER_BEGIN(Analex)
import java.io.*;
public class Analex {
public static void main(String args[]) throws ParseException {
try {
Analex x = new Analex(new FileInputStream(args[0]));
x.S();
}
catch(FileNotFoundException e) {
System.out.println("Arquivo não encontrado");
}
}
}
Exemplos de arquivos 3/6
PARSER_END(Analex)
SKIP : { " " | "\t" | "\r" | "\n" }
SKIP : {
"/*" : comentario
}
<comentario> SKIP: {
"*/" : DEFAULT |
<~[]>
}
TOKEN [IGNORE_CASE] : {
< BREAK: "break" >
}
TOKEN : {
< IDENT: "_"(["a"-"z","A"-"Z","_","0"-"9"] )* > |
< INT: (["0"-"9"])+("L"|"l")? >
}
Exemplos de arquivos 4/6
TOKEN: {
< VOGAIS: (["a","e","i","o","u"]){3} > |
< ARQ: "\""
((~[".", ":", ";", "\\"]) {1,8}
( "." (~[".", ":", ";", "\\"]){1,3})?)
"\"" >
}
JAVACODE void S()
{
Token t;
do {
t = getNextToken();
System.out.println(tokenImage[t.kind]+"\t"+t.image);
}
while(t.kind != EOF);
}
Exemplos de arquivos 5/6
• Arquivo fonte:
a := XIX + IV + II;
b := XXXVIII;
soma := a + b;
exibe soma;
• Arquivo '.j'
.source prog_destino.java
.class public prog_destino
.super java/lang/Object
.method public <init>()V
.limit stack 1
.limit locals 1
aload_0
invokespecial java/lang/Object/<init>()V
return
.end method
Exemplos de arquivos 6/6
.method public static main([Ljava/lang/String;)V
.limit stack 4
.limit locals 100
ldc2_w 19.0
ldc2_w 4.0
dadd
ldc2_w 2.0
dadd
dstore 1
ldc2_w 38.0
dstore 3
dload 1
dload 3
dadd
dstore 5
getstatic java/lang/System/out Ljava/io/PrintStream;
dload 5
invokevirtual java/io/PrintStream/println(D)V
return
.end method
•
Execução:
63.0