COMPILADORES
IntroduccinHistoria de los compiladores 1946, se desarrolla el
primer ordenador digital (lenguaje de mquina)
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1950, John Backus dirige una investigacin en IBM en un lenguaje
algebraico 1954, se comienza a desarrollar FORTRAN 1957, FORTRAN se
utiliza en la IBM modelo 704 Surge el concepto traductor El primer
compilador de FORTRAN tard 18 aos-persona en realizarse FORTRAN era
dependiente de la mquina Paralelamente al desarrollo de FORTRAN en
Amrica, en Europa surge una corriente que pretende que los
lenguajes fuesen independientes de la mquina, esta corriente estaba
influida por los trabajos sobre GLC de Chomsky Surge un grupo
Europeo encabezado por F.L. Bauer, en la que particip ACM y John
Backus. De este grupo surge un informe que define un Lenguaje
Algebraico Internacional, publicado en Zurich en 1958 1969, aparece
Algol 60 Junto con los lenguajes tambin la tcnica de los
compiladores avanza
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IntroduccinHistoria de los compiladores
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1958, Strong y otros proponen una solucin al problema de que un
compilador fuera portable, y esta era dividir al compilador en dos
fases front end (analiza el programa fuente) y back end (genera
cdigo objeto para la mquina objeto). El puente de unin era un
lenguaje intermedio denominado UNCOL (no funcion) 1959, Rabin y
Scott proponen el empleo de AFD y AFN para el reconocimiento
lexicogrfico de los lenguajes Aparece BNF (Backus-1960, Naur-1963,
Knuth-1964) como una gua para el desarrollo del anlisis sintctico
1959, Sheridan describe un mtodo de parsing de FORTRAN para
introducir parntesis en una expresin En los 60s se desarrollan
diversos mtodos de parsers ascendentes y descendentes
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Floyd ms adelante introduce la tcnica de precedencia de
operadores y uso de funciones de precedencia 1961, se usa por
primera vez un parsing descendente recursivo En los 60s se estudia
el paso de parmetros por nombre, valor y referencia y se incluyen
los procedimientos recursivos para Algol 60 Se desarrolla la
localizacin dinmica de datos 1968, se estudia y definen las GLC,
los parsers predictivos y la eliminacin de recursividad izquierda
1975, aparece LEX generador automtico de analizadores lxicos a
partir de expresiones regulares bajo UNIX A mitad de los 70s
Johnson crea YACC para UNIX (generador de analizadores sintcticos)
Ahora un compilador de divide en varias varias El ltimo lenguaje de
programacin de amplia aceptacin es JAVA (es interpretado)
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Introduccin
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Conceptos BsicosTraductor. Cualquier programa que toma como
entrada un texto escrito en un lenguaje llamado fuente y da como
salida un programa equivalente en otro lenguaje, el lenguaje
objeto. Si el lenguaje fuente de un lenguaje de programacin de alto
nivel y el objeto un lenguaje de bajo nivel (ensamblador o cdigo de
mquina), al traductor se le denomina compilador. Ensamblador. Es un
programa traductor cuyo lenguaje fuente es el lenguaje ensamblador.
Intrprete. Es un programa que no genera un programa equivalente,
sino que toma una sentencia del programa fuente en un lenguaje de
alto nivel y la traduce al cdigo equivalente y al mismo tiempo lo
ejecuta. En un principio debido a la escasez de memoria se
utilizaban ms los intrpretes, ahora se usan ms los compiladores (a
excepcin de JAVA)
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IntroduccinConceptos bsicosVentajas de compilar vs a interpretar
Se compila una vez, se ejecuta n veces
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En ciclos, la compilacin genera cdigo equivalente,
interpretndolo se traduce tantas veces una lnea como veces se
repite el ciclo El compilador tiene un visin global del
programa
Ventajas del intrprete vs el compilador Un intrprete necesita
menos memoria que un compilador Permiten una mayor interactividad
con el cdigo en tiempo de desarrollo
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Introduccin
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Programas que el compilador necesita para obtener un programa
ejecutablePreprocesador Ligador Cargador Depurador Ensamblador
Tipos de compiladoresDe una pasada De mltiples pasadas De carga
y ejecucin De depuracin
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IntroduccinDe optimizacin Ensamblador Compilador cruzado
Compilador con montador Autocompilador Metacompilador
Descompilador
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Modelo de anlisis y sntesis de la compilacinPartes en la que est
dividida la compilacin: anlisis y sntesisLa sntesis es la que
requiere las tcnicas ms especializadas.
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Introduccin
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Herramientas de software que realizan algn tipo de anlisis a los
programas fuente que manipulan: Editores de estructuras Impresoras
estticas Verificadores estticos Intrpretes La tecnologa de
compiladores se aplica en otros lugares, en especial la parte de
anlisis de los siguientes ejemplos es parecida a la de un
compilador convenvcional: Formadores de Texto . P/E TEX
Compiladores de circuitos de silicio Intrpretes de consultas
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IntroduccinEstructura de un compilador
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Para la realizacin del proceso de traduccin es necesario dividir
el compilador en varias fases.Programa fuente Anlisis lxico Anlisis
sintctico Manejo de la Tabla de smbolos Anlisis semntico Generacin
de cdigo intermedio Optimizacin de cdigo Generacin de cdigo
Programa objeto Manejo de errores
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IntroduccinAntes Una computadora no tena memoria suficiente Se
tuvo que dividir al compilador en fases Cada fase lea un archivo y
produca otro Actualmente Se tiene memoria suficiente
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El tamao del archivo ejecutable es relativamente pequeo Se han
reducido el nmero de pasadas y el nmero de archivos que se tienen
que leer y escribir Las fases de un compilador se agrupan en dos
partes o etapas:Anlisis lxico (lineal) Optimizacin de cdigo
Generacin de cdigo intermedio Generacin de cdigo Anlisis sintctico
(jerrquico) Anlisis semntico Back end (sntesis) Front end
(anlisis)
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IntroduccinFront end Dependiente del lenguaje fuente
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Independiente de la mquina objeto para la que se va a generar
cdigo Back end Independiente del lenguaje objeto Dependiente del
lenguaje objeto Anlisis lxico Tambin llamado exploracin o scanner.
Lee caracteres uno a uno desde la entrada y va formando grupos de
caracteres con alguna relacin entre s llamados tokens, los que sern
la entrada para la siguiente etapa del compilador. Tipos de tokens:
Tiras especficas Tiras no especficas
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IntroduccinComponentes de un token Tipo Valor Las tiras
especficas solo tienen tipo. Anlisis sintctico (parser)
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Recibe como entrada los tokens que le pasa el analizados lxico y
comprueba si estos van llegando en el orden correcto. Su salida
terica sera un rbol sintctico. Sus funciones son: Aceptar lo que es
vlido sintcticamente y rechazar lo que no lo es Hacer explcito el
orden jerrquico que tienen los operadores en el lenguaje de que se
trate Guiar el proceso de traduccin (traduccin dirigida por
sintaxis)
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Introduccin
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Un factor de divisin entre el anlisis lxico y sintctico es la
recursin. Anlisis semntico Es ms difcil de formalizar que el
sintctico. Este trata de encontrar errores semnticos y reunir
informacin sobre los tipos para la fase de generacin de cdigo,
realizar verificacin de tipos. En definitiva comprobar que el
significado de lo que va leyendo es vlido. La salida terica ser un
rbol semntico. Ejemplo:int i,j,k; char s[10]; s=i+j*k; Anlisis
Lxico: Devuelve secuencia de tokens. tipo id coma id coma id coma
puntoycoma tipo id cora entero corc puntoycoma id asignacin id suma
id multiplicacin id puntoycoma
Anlisis sintctico: El orden de los tokens es vlido Anlisis
semntico: Tipo de variables asignadas incorrecta
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IntroduccinGeneracin de cdigo intermedio
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Transforma un rbol sintctico (semntico) en un representacin en
un lenguaje intermedio, que suele ser cdigo sencillo que despus se
convertir en cdigo de mquina. Propiedades de la representacin
intermedia: Debe ser fcil de producir Debe ser fcil de traducir al
programa objeto Un formato de cdigo intermedio es el cdigo de tres
direcciones. Forma: A:= B op C, donde A,B,C son operandos y op es
un operador binario Se permiten condicionales simples simples y
saltos.P/E while (a >0) and (b0) goto L2 L4: t1:=b*a goto L3
t2:=t1-10 L2: t1:=a*4 a:=t2 t2:=t1-5 goto L1 if (b < t2) goto L4
L3: . goto L3
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IntroduccinOptimizacin de cdigo
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Trata de conseguir que el programa objeto sea ms rpido en la
ejecucin y que necesite menos memoria a la hora de ejecutarse.(No
todos los compiladores llevan a cabo esta etapa) Posibles
optimizaciones locales: Cuando hay dos saltos seguidos se puede
quedar uno soloP/E El ejemplo anterior quedara as: L1: if (a= t2)
goto L3 t1:=b*a t2:=t1-10 a:=t2 goto L1 L3: . b:=t1+e
Eliminar expresiones comunes en favor de una sola
expresina:=b+c+d Quedara t1:=b+c b:=b+c+e a:=t1+d
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IntroduccinOptimizacin de bucles y lazos (sacar expresiones
invariantes)P/E Repeat x:=3; y:=y-x*2; until y MIENTRAS expresion
REPITE orden FMIENTRAS -> REPITE orden HASTA QUE expresion
FREPITE
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En el caso de MIENTRAS-REPITE:1 Evaluar expresin si 2 Falsa? no
Orden
Iteracion -> MIENTRAS (1) expresion (2) REPITE orden
FMIENTRAS (3) (1) inicio_mientras=Genera_etiqueta();
fin_mientras=Genera_etiqueta(); Escribe(inicio_mientras,:); (2)
Escribe(CMP, Expresion.I,0); Escribe(JZ,fin_mientras); (3)
Escribe(JMP,inicio_mientras); Escribe(fin_mientras,:);
Inicio_mientras Cdigo de expresin CMP Expresin,0 JZ fin_mientras
Cdigo de orden JMP inicio_mientras Fin_mientras
3
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Cdigo intermedioEn el caso de REPITE-HASTA:
Iteracion -> REPITE (1) orden HASTA QUE expresion (2)
FREPITE
(1) inicio_repite=Genera_etiqueta(); Escribe(inicio_repite,:);
(2) Escribe(CMP, Expresion.I,0); Escribe(JZ,inicio_repite);
