Compilador de LP3 para C3E e P3
Luı́s Gil1
13 de Junho de 2005
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estudante de Ciências Informáticas no Instituto Superior Técnico
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Introdução
Este relatório descreve a sintaxe e a semântica da Linguagem de Programação
LP3, uma linguagem académica utilizada no estudo dos Compiladores e Processadores de Linguagens, e a utilização de um compilador desta linguagem que gera
código intermédio C3E ou assembly para o processador, também pedagógico, P3.
Parte deste compilador foi feito no âmbito do projecto da disciplina de Compiladores em conjunto com o colega Carlos Tamulonis, enquanto que o gerador de
assembly para o P3 resulta de um trabalho extra-curricular meu.
Este documento é uma adaptação do relatório original do projecto de Compiladores, limitando-se apenas à descrição da linguagem LP3 e ao uso do compilador.
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Linguagem LP3
2.1
Breve Descrição
A linguagem LP3 é muito simples e a sua utilidade é limitada a fins académicos.
Permite programar apenas dentro do paradigma imperativo e a estrutura dum
programa pode ser visto informalmente como a declaração de variáveis seguida
por uma sequência de instruções que pode incluir comandos de diferimento e de
ciclo.
A definição de funções/procedimentos não é suportada, logo só se podem usar
as (os) funções (operadores) primitivas (os) da linguagem.
A linguagem suporta apenas os tipos de dados inteiro e cadeia de caracteres e
só os inteiros podem ser usados em expressões e atribuı́dos a variáveis.
As cadeias de caracteres são utilizadas apenas para output para o ecrã.
Não é possı́vel definir novas estruturas de dados.
A linguagem LP3 disponibiliza as operações de soma, subtracção, produto e
quociente. Estas expressões são representadas pelos operadores +, -, * e /
respectivamente.
São suportados os testes de igualdade, diferença, maior, menor, maior ou igual
e menor ou igual, por =, <>, >, <, ≤, ≥ respectivamente.
O valor lógico ’verdadeiro’ é representado por ’1’, e o falso por qualquer inteiro
diferente de ’1’.
2.2
Instruções
• Atribuição de uma expressão (aritmétrica ou relacional) a uma variável,
denotada pelo operador ’<-’.
• Troca dos valores de duas variáveis através do operador ’<->’.
• Leitura de valores numéricos a partir do teclado para uma variável, através
da instrução ’RD’.
• Escrita para o ecrã de valores de variáveis e de cadeias de caracteres. As
cadeias de caracteres devem estar limitadas por pontos de exclamação,
através da instrução WRT. Para escrever o ponto de exclamação usa-se !!
• Ciclo de repetição representado por ’WHILE (expressão) código’.
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• Execução condicional ’IF expressão THEN código ELSE código’. A instrução ELSE existe sempre, podendo o código desta ser a instrução nula.
• Bloco de código representado por ’CODE código END’.
• Instrução nula, correspondente simplesmente ao ponto e vı́rgula.
• Comentários até ao fim da linha iniciados por ’--’.
Acima, código denota uma instrução ou um bloco de instruções
2.3
Estrutura de um programa
Um programa possui a estrutura Cabeçalho Corpo Fim.
O Cabeçalho consiste na palavra chave PROGRAM seguida de um identificador
a indicar o seu nome e o sinal de pontuação dois pontos (:). Este identificador
vai ser o nome do ficheiro de saı́da com o código compilado.
De seguida declaram-se as variáveis (se existirem) utilizadas através da palavra
chave VAR, cujos nomes são separados por uma vı́rgula.
O Corpo consiste numa sequência de instruções delimitada pelas palavras chave
CODE e END, e cada instrução termina com um ponto e vı́rgula.
O Fim consiste simplesmente num ponto final.
2.4
Exemplos
O clássico Hello World
PROGRAM HelloWorld: --Cabeçalho
CODE
WRT !Hello world!; --Corpo
END. --fim
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Programa que calcula a raiz quadrada inteira de um número:
PROGRAM RaizInteira:
VAR n, z, i, op
CODE
-- isto é um comentário. É ignorado tudo até ao fim da linha
-- A raiz quadrada inteira é computável
-- A raiz quadrada é o maior inteiro menor ou igual à raiz
-- SQRT(n)=z ==> (z+1)^2 > n
-- SQRT(n) = menor z < n tal que (z+1)^2 > n
op <- 1; --opcao para sair do programa. O programa termina quando op n~
ao valer 1
WHILE (op) CODE
WRT !Calculo da raiz quadrada inteira!;
WRT !Introduza o numero:!;
RD n;
IF n >= 0 THEN CODE
i<-0;
WHILE(i < n)CODE
IF (i+1)*(i+1) > n THEN CODE
z <- i;
-- encontramos o resultado
i <- n+1; -- para sair do ciclo
END;
ELSE i <- i + 1;
END; -- fim do while
WRT !A raiz inteira de !, n, ! = !, z;
END; --fim do then
ELSE ; --n~
ao diz nada se o n for menor que 0
WRT !Outra conta (1) ou Sair (0)!;
RD op;
END; -- Fim do WHILE exterior
END.
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Cálculo do factorial de um número:
PROGRAM factorial:
VAR
num, i, fact, op
CODE
op<-1;
WHILE(op) CODE
fact <- 1;
WRT !Introduza o valor!;
RD num; --olá olá olá olá
i<-num;
WHILE (i>1) CODE
fact<- fact*i;
i<- i-1;
END;
WRT !Factorial de !, num, ! = !, fact;
WRT !Outra conta (1) ou Sair (0)!;
RD op;
END;
END.
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Compilador
O compilador é para o sistema operativo Linux.
Antes de utilizar o programa há que descompactá-lo através do comando tar:
tar xf LP3.tar
Depois compile-o fazendo
make
É criado um executável chamado LP3.
Para compilar um ficheiro basta digitar na linha de comandos:
./LP3 ficheiro [-p3]
A opção -p3 é usada quando se pretende que o resultado seja um ficheiro com
o assembly do processador P3. Se esta opção não for indicada, o resultado será
um ficheiro com código C3E.
4
Execução dos programas compilados
Para executar os programas gerados pelo compilador há que proceder da seguinte
maneira:
4.1
Código C3E
Para executar um ficheiro com código C3E, basta invocar o interpretador c3e e
passar como argumento o nome do ficheiro: c3e ficheiro
4
4.2
Código para P3
Para executar o código no simulador do P3, há que compilar o ficheiro com o
assembler p3as (p3as ficheiro) de modo a obter um ficheiro de extensão .exe que
contém o código máquina.
Depois inicie o simulador digitando p3SimTcl p3sim na linha de comandos e
carregue o ficheiro executável.
Figura 1: Abertura de ficheiro executável
De seguida abra a janela de texto no menu Ver, mande correr o programa
pressionando Corre e seleccione de novo a anterior janela, para interagir com
este.
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Figura 2: Janela de Input-Output
Algumas notas acerca da leitura de números:
Após escrever o número pressione a tecla Enter para confirmar a introdução.
Não é possı́vel corrigir os valores dados.
Cada número pode ter no máximo cinco algarismos e está limitado superiormente por 65535 e inferiormente por 0. Caso o número introduzido tenha cinco
dı́gitos a leitura termina automáticamente sem necessitar de teclar Enter.
Figura 3: Uso do programa
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