TEMA: CONCEPTOS FUNDAMENTALES

INTEGRANTES: ROCIO JIMENEZ

LIZ SOSA

Ingeniería en Informática

Los compiladores son programas de computadora que traducen de un

lenguaje a otro. Un compilador toma como su entrada un programa

escrito en lenguaje fuente y produce un programa equivalente escrito en

lenguaje objeto.

Generalmente al lenguaje fuente se le asocia como lenguaje de alto

nivel, mientras al lenguaje objeto se le conoce como código objeto

(código de maquina) escrito específicamente para una maquina objeto. A

lo largo del proceso de traducción el compilador debe informar la

presencia de errores en el lenguaje fuente.

Diseñar y desarrollar un compilador, no es tarea fácil, y quizás pocos

profesionales de la computación se vean involucrados en esta tarea.

No obstante, los compiladores se utilizan en casi todas las formas de la

computación y cualquiera involucrado en esta área debería conocer la

organización y el funcionamiento básico de un compilador.

Utilización de un compilador

En las primeras épocas de la informática, el software de los

compiladores era considerado como uno de los más complejos

existentes.

Los primeros compiladores se realizaron programándolos

directamente en lenguaje máquina o en ensamblador. Una vez

que se dispone de un compilador, se pueden escribir nuevas

versiones del compilador (u otros compiladores distintos) en el

lenguaje que compila ese compilador.

Actualmente existen herramientas que facilitan la tarea de

escribir compiladores ó intérpretes informáticos. Estas

herramientas permiten generar el esqueleto del analizador

sintáctico a partir de una definición formal del lenguaje de

partida, especificada normalmente mediante una gramática

formal y barata, dejando únicamente al programador del

compilador la tarea de programar las acciones semánticas

asociadas.

Análisis: Se trata de la comprobación de la corrección del

programa fuente, e incluye las fases correspondientes al

Análisis léxico (que consiste en la descomposición del

programa fuente en componentes léxicos), Análisis

sintáctico (agrupación de los componentes léxicos en frases

gramaticales ) y Análisis semántico (comprobación de la

validez semántica de las sentencias aceptadas en la fase de

Análisis Sintáctico).

Para poder realizar esta interpretación es necesario contar

con sistemas de traducción que son conocidos bajo los

nombres de Compiladores, Intérpretes o Ensambladores,

entre otros sistemas de traducción, que son los encargados

de llevar estos lenguajes hacia un Sistema Binario de ceros y

unos.

Se traduce las instrucciones en un lenguaje de alto nivel a

instrucciones que la computadora puede interpretar y ejecutar.

Muchas herramientas de software que manipulan programas

fuente realizan primero algún tipo de análisis.

Algunos ejemplos de tales herramientas son:

o Editores de estructuras: un editor de estructuras toma como

entrada una secuencia de órdenes para construir un programa

fuente.

El editor de estructuras no sólo realiza las funciones de creación y

modificación de textos de un editor de textos ordinario, sino que

también analiza el texto del programa imponiendo al programa

fuente una estructura jerárquica apropiada.

o Verificadores estáticos: Un verificador estático lee un

programa, lo analiza e intenta descubrir errores

potenciales sin ejecutar el programa.

La parte del análisis es similar a la que se encuentra en los

compiladores de optimación. Así un verificador estático

puede detectar si hay partes de un programa que nunca se

podrán ejecutar o si cierta variable se usa antes de ser

definida.

o Intérpretes: En lugar de producir un programa objeto

como resultado de una traducción, un intérprete realiza

las operaciones que implica el programa fuente.

Para una proposición de asignación, por ejemplo, un

intérprete podría construir un árbol, y después efectuar las

operaciones de los nodos conforme así "recorre" el árbol.

Las fases de un compilador son:• Análisis Léxico: Esta fase se encarga de verificar si

todas las cadenas pertenecen o no al lenguaje. Es decir

realiza un análisis símbolo por símbolo indicando el

tokens por cada uno de los elementos reconocidos o el

error en caso de no reconocer. Este análisis no logra

detectar muchos errores por su característica.

Ejemplo:

Total=valor*5

Luego del análisis léxico:

Id = id * núm.

• Análisis Sintáctico: En esta fase se analiza la estructura de las

expresiones en base a gramáticas. Aquí ya se puede determinar

una estructura por ejemplo una expresión matemática mal

formada. El análisis que se realiza es jerárquico es decir en

base a árboles de derivación que se obtienen de las mismas

gramáticas.

Ejemplo: position:=initial + rate*60

• Análisis Semántico: Este análisis es más difícil de

formalizar, determina el tipo de los resultados

intermedios, comprobar que los argumentos que tienen

un operador pertenecen al conjunto de operadores

posible, y si son compatibles entre sí.

• Generación de Código Intermedio: El código intermedio es

una representación en base a elementos de 3 y 4 direcciones.

Lo que nos permite llegar a la fase de optimización de código.

a=b+c

1: + b c T1

2: = a T1

• Optimización de Código: Consiste en realizar una mejora en

el código intermedio, para reducir el número de líneas y hacer

que la ejecución sea más rápida

a=b+c

1: + b c a

• Generación de Código: Llegamos a la generación de código

ensamblador o código máquina del procesador que nos

interese por ejemplo:

a:=b+c

LOAD B

ADD C

STORE A

Un compilador opera en fases, de las cuales transforma el

programa fuente de una representación en otra. Dentro de

las tres primeras fases, que forman la mayor parte de

análisis de un compilador se analiza la administración, el

manejo de errores y la fase de análisis.

· Administración de tabla de símbolos: es la función

esencial de un compilador registrando los identificadores

utilizados en el programa fuente y reunir información sobre

los distintos atributos de cada identificador. Estos atributos

pueden proporcionar información sobre la memoria asignada

a un identificador.

· Detección e información de errores: en cada una de las

fases se puede encontrar errores, sin embargo, después de

detectar el error, se debe tratar de alguna forma ese error,

para poder continuar con la compilación.

Las fases de análisis sintáctico y semántico por lo general

manejan una gran proporción de los errores detectables por

el compilador. La fase léxica detecta los errores donde los

caracteres restantes de la entrada no forman ningún

componente léxico del lenguaje.

Los errores donde la cadena de componentes léxicos viola

las reglas de estructura del lenguaje que son determinados

por la fase del análisis sintáctico. Durante el análisis

semántico el compilador intenta detectar construcciones

que tengan la estructura sintáctica correcta, pero que no

tenga significado para la operación implicada.

· La fase de análisis: conforme avanza la traducción, la

representación interna del programa fuente que tiene el

compilador se modifica.

Compiladores cruzados: generan código para un sistema

distinto del que están funcionando.

Compiladores optimizadores: realizan cambios en el código

para mejorar su eficiencia, pero manteniendo la

funcionalidad del programa original.

Compiladores de una sola pasada: generan el código

máquina a partir de una única lectura del código fuente.

Compiladores de varias pasadas: necesitan leer el código

fuente varias veces antes de poder producir el código

máquina.

Compiladores JIT (Just In Time): forman parte de un

intérprete y compilan partes del código según se necesitan.

Se muestran algunas herramientas disponibles que pueden utilizarse para la realización del proyecto de compiladores. Todas las herramientas aquí expuestas funcionan bajo Windows.

· BISON

· COCO/R

· FLEX

· LEX

· SDGLL1

· TS 2006

· TS

· TS-OO

· YACC

Se han creado algunas herramientas generales para el

diseño automático de componentes específicos de

compilador.

Estas herramientas utilizan lenguajes especializados para

especificar e implantar el componente, y pueden utilizar

algoritmos bastante complejos.

Las herramientas más efectivas son las que ocultan los

detalles del algoritmo de generación y producen

componentes que se pueden integrar con facilidad al resto

del compilador.

La siguiente es una lista de algunas herramientas

útiles para la construcción de compiladores:

• Generadores de analizadores sintácticos: Estos

generadores producen analizadores sintácticos,

normalmente a partir de una entrada fundamentada en

una gramática independiente del contexto.

En los primeros compiladores, el análisis sintáctico

consumía no solo gran parte del tiempo de ejecución del

compilador, sino gran parte del esfuerzo intelectual de

escribirlo. Esta fase se considera ahora una de las más

fáciles de aplicar.

Muchos de los generadores de analizadores sintácticos

utilizan poderosos algoritmos de análisis sintáctico, y son

demasiado complejos para realizarlos manualmente.

• Generadores de analizadores léxicos: Estas

herramientas generan automáticamente analizadores

léxicos, por lo general a partir de una especificación

basada en expresiones regulares. La organización básica

del analizador léxico resultante es en realidad un

autómata finito. Una herramienta muy utilizada en la

especificación de analizadores léxicos para varios

lenguajes es el compilador LEX.

• Dispositivos de traducción dirigida por la sintaxis:

Estos producen grupos de rutinas que recorren el árbol

de análisis sintáctico, generando código intermedio. La

idea básica es que se asocian una o más “traducciones”

con cada nodo del árbol de análisis sintáctico, y cada

traducción se define partiendo de traducciones en sus

nodos vecinos en el árbol.

• Generadores automáticos de código: Tales

herramientas toman un conjunto de reglas que definen

la traducción de cada operación del lenguaje intermedio

al lenguaje de máquina para la maquina objeto. Las

reglas deben incluir suficiente detalle para poder

manejar los distintos métodos de acceso posibles a los

datos; por ejemplo, las variables pueden estar en

registros, en una posición fija (estática) de memoria o

pueden tener asignada una posición en una pila. La

técnica fundamental es la de “concordancia de

plantillas”.

• Dispositivos para análisis de flujo de datos: Mucha de

la información necesaria para hacer una buena

optimación de código implica hacer un “análisis de

flujo de datos”, que consiste en la recolección de

información sobre la forma en que se transmiten los

valores de una parte de un programa a cada una de las

otras partes.

Las distintas tareas de esta naturaleza se pueden efectuar

esencialmente con la misma rutina, en la que el usuario

proporciona los detalles relativos a la relación que hay

entre las proposiciones en código intermedio y la

información que se está recolectando.

Este trabajo servirá en el momento de la creación de un

compilador, ya que en él se detallan todas y cada una de

las partes que involucran a este. Podemos decir que

existen distintos tipos de compiladores. En los años 50 se

tardaron hasta 18 años trabajando en un compilador, sin

embargo ahora podemos construir en un máximo de tiempo

de 6 meses un compilador ya que ahora tenemos todas las

herramientas para agilizar la construcción.