Diapositivos das aulas teóricas: Introdução

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Compiladores
INTRODUÇÃO
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INTRODUÇÃO
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C / C++
Java
C#
PHP
Perl
O que são
Um compilador prepara um ficheiro
de texto com código-fonte para
execução.
O resultado final pode ser outro
ficheiro, preparado para execução
direta pelo processador (código
máquina) ou preparado para
execução por uma máquina virtual
dedicada (byte code ou CIL), ou
uma representação em memória
para interpretação.
Compilador
Código máquina
Byte code
CIL
Representação em
memória
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Exemplos de uso
•  Compiladores
–  C / C++ / Objective C
–  Pascal
•  Intérpretes/Interpretadores
– 
– 
– 
– 
– 
JavaScript
PHP
XML / HTML / CSS
Rich Text Format (RTF)
Postscript
•  Tradutores de linguagens
Java é um exemplo de uma
linguagem com um compilador que
não gera código executável. Gera
“Java Byte Codes” que são depois
interpretados por outra aplicação.
–  Java
–  C#
•  Extractores de informação textual
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Analisador léxico
Tokens
Etapas
de compilação.
Analisador sintático
Árvore sintática
Analisador semântico
Árvore sintática
Gerador de código intermédio
Representação intermédia
Optimizador de código intermédio
Gerador de código
Código máquina
Optimizador de código
Código máquina
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Pré-processador
Etapas
Tokens
Árvore sintática
de compilação.
O pré-processador transforma um
ou mais ficheiros de código-fonte
noutro ficheiro de código-fonte. É
usado em linguagens como C para
implementar #include, #define
e outras diretivas semelhantes.
Analisador léxico
Compilador
Árvore sintática
O linker liga um ou mais ficheiros
de código máquina (ficheiros
objecto, um por cada ficheiro de
código-fonte) num último ficheiro
executável pronto para execução.
Gerador de código
Código máquina
Assembler
Linker
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Código máquina
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Analisador léxico
Tokens
Etapas:
Analisador léxico
Árvore sintática
Também conhecido como scanner.
Lê a sequência de caracteres do
ficheiro fonte original e agrupa-os
em sequências significativas
chamadas lexemas.
Árvore sintática
Constrói tokens para cada lexema
que são um par com o nome do
token e um atributo que o ajuda a
especificar.
Gerador de código
Código máquina
Código máquina
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Analisador léxico
Tokens
Etapas:
Árvore sintática
Também conhecido como parser.
Lê a sequência de tokens
produzida pela etapa anterior e
produz uma árvore que representa
a sua estrutura gramatical.
Árvore sintática
Gerador de código
Código máquina
Código máquina
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Analisador léxico
Tokens
Etapas:
Árvore sintática
Lê a árvore gerada pela etapa
anterior e verifica-a para
consistência semântica de acordo
com a definição da linguagem (e.g.:
verificação de consistência e
conversão de tipos de dados).
Árvore sintática
Gerador de código
Código máquina
Código máquina
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Analisador léxico
Tokens
Etapas:
Árvore sintática
Lê a árvore gerada pela etapa
anterior e transforma-a numa
sequência de instruções de uma
máquina hipotética.
Árvore sintática
Esta máquina hipotética permite
que as etapas seguintes sejam as
mesmas para todas as versões do
compilador para qualquer tipo de
plataforma.
Gerador de código
Código máquina
Código máquina
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Analisador léxico
Tokens
Etapas:
Árvore sintática
Lê a sequência de instruções
gerada pela etapa anterior e
optimiza-a de acordo com algum
objectivo (código mais rápido ou
mais pequeno).
Árvore sintática
Algumas das optimizações triviais
executadas nesta fase são a
remoção de variáveis temporárias
desnecessárias geradas pela etapa
anterior e cálculo antecipado de
expressões e outras operações
constantes.
Gerador de código
Código máquina
Código máquina
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Analisador léxico
Tokens
Etapas:
Gerador de código
Árvore sintática
transforma-a numa sequência de
instruções da plataforma destino
desejada.
Árvore sintática
Gerador de código
Código máquina
Código máquina
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Analisador léxico
Tokens
Etapas:
Árvore sintática
optimiza-a de acordo com algum
objectivo (código mais rápido ou
mais pequeno).
Árvore sintática
Algumas das optimizações triviais
executadas nesta fase são a
optimização do uso de registos do
processador e a reordenação de
instruções para aproveitar
oportunidades de paralelização
(e.g.: pipelining).
Gerador de código
Código máquina
Código máquina
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lex / flex
Ferramentas
de geração de compiladores.
yacc / bison
O lex (ou a sua versão opensource, flex) gera scanners.
Analisador léxico
Tokens
Árvore sintática
Árvore sintática
O yacc (ou a sua versão opensource, bison) gera parsers.
São ferramentas com décadas de
uso, mas hoje em dia temos outras
que nos geram em simultâneo um
scanner e um parser (e.g.: ANTLR).
Gerador de código
Código máquina
Código máquina
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Hiperligações úteis
BIBLIOGRAFIA
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•  Compilers: Principles, Techniques and Tools – 2nd edition
(2ª edição)
–  Alfred Aho, Monica Lam, Ravi Sethi, Jeffrey Ullman
–  Addison Wesley
–  http://dragonbook.stanford.edu
•  Compiler Construction Toolkit
–  http://hackingoff.com/compilers/
•  GNU Flex
–  http://www.gnu.org/software/flex/
•  GNU Bison
–  http://www.gnu.org/software/bison/
•  ANTLR
–  http://www.antlr.org
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