Compiladores
Aula 01 – Introdução
Edirlei Soares de Lima
<edirlei.lima@universidadeeuropeia.pt>
O que é uma Linguagem de
Programação?
•
•
Na programação de computadores, uma linguagem de
programação serve como meio de comunicação entre o
indivíduo que deseja resolver um determinado problema e o
computador.
A linguagem de programação deve fazer a ligação entre o
pensamento humano (muitas vezes de natureza não
estruturada) e a precisão requerida para o processamento
pelo computador.
O que é uma Linguagem de
Programação?
•
Uma linguagem de programação auxilia o programador no
processo de desenvolvimento de software:
–
–
–
–
–
Projeto;
Implementação;
Teste;
Verificação;
Manutenção do software;
O que é uma Linguagem de
Programação?
•
•
Uma linguagem de programação é uma linguagem destinada
para ser usada por uma pessoa para expressar um processo
através do qual um computador possa resolver um problema.
Os modelos/paradigmas de linguagens de programação
correspondem a diferentes pontos de vista dos quais
processos podem ser expressados.
–
Exemplos: Imperativo, orientado a objeto, funcional, lógico
O que é uma Linguagem de
Programação?
•
Para que se tornem operacionais, os programas escritos em
linguagens de alto nível devem ser traduzidos para linguagem
de máquina.
O que é uma Linguagem de
Programação?
•
•
A conversão de um código em linguagem alto nível para
linguagem de máquina é realizada através de sistemas
especializados:
Compiladores ou Interpretadores
Esses sistemas recebem como entrada uma representação
textual da solução de um problema (expresso em uma
linguagem fonte) e produzem uma representação do mesmo
algoritmo expresso em uma linguagem de máquina.
Métodos de Implementação
•
•
Arquitetura de Von Neumann:
•
A linguagem de máquina de um computador é composta por um
conjunto de macroinstruções;
Métodos de implementação :
•
•
•
Compilação;
Interpretação Pura;
Métodos Híbridos;
Métodos de Implementação
Processo de Compilação
•
Um Compilador C é um programa que tem a finalidade de
traduzir ou converter um programa Pf (fonte) escrito numa
linguagem Lf (linguagem fonte) para um programa Po (objeto)
escrito numa outra linguagem Lo (linguagem objeto).
Entrada
Pf/Lf
Computador
C/Lm
Saída
P0/L0
Programa Fonte
Compilador
Programa Objeto
Lm = L0
Processo de Compilação
•
Em geral, Lf é uma linguagem de alto nível como C, C++,
PASCAL, etc. Lo não é necessariamente uma linguagem de
máquina. Por exemplo, Lo pode ser uma Linguagem de
montagem ("Assembly") La. Nesse caso, é necessário ter-se
mais uma fase de tradução de La para a linguagem de
máquina Lm do computador a ser utilizado para processar o
programa objeto.
Entrada
Pf/Lf
Computador Saída Intermediaria Computador
Saída
P0/Lm
C /Lm
P0/La
C /Lm
Programa Fonte
Compilador
Programa Objeto
Compilador
Montador
Programa Objeto
Processo de Compilação
unidades léxicas
Analisador
Léxico
Analisador
Sintático
Programa-fonte
árvores sintáticas
(opcional)
Gerador de Código
Intermediário e
Analisador
Tabela de Símbolos
Otimização
Semântico
código
intermediário
linguagem de máquina
Programa Objeto
Gerador de Código
Processo de Compilação
•
•
Programa-fonte:
O compilador vê o código como uma sequência de caracteres:
Processo de Compilação
unidades léxicas
Analisador
Léxico
Analisador
Sintático
Programa-fonte
árvores sintáticas
(opcional)
Gerador de Código
Intermediário e
Analisador
Tabela de Símbolos
Otimização
Semântico
código
intermediário
linguagem de máquina
Programa Objeto
Gerador de Código
Processo de Compilação
•
O Analisador Léxico reúne os caracteres do programa-fonte
em unidades léxicas (tokens).
–
Identificadores, palavras especiais, operadores, símbolos;
–
Comentários são ignorados;
Processo de Compilação
unidades léxicas
Analisador
Léxico
Analisador
Sintático
Programa-fonte
árvores sintáticas
(opcional)
Gerador de Código
Intermediário e
Analisador
Tabela de Símbolos
Otimização
Semântico
código
intermediário
linguagem de máquina
Programa Objeto
Gerador de Código
Processo de Compilação
•
O Analisador Sintático utiliza as unidades léxicas (tokens) para
construir estruturas hierárquicas chamadas de parse trees.
–
A árvore é construída a partir das regras da gramática;
–
Representam a estrutura sintática do programa.
Processo de Compilação
unidades léxicas
Analisador
Léxico
Analisador
Sintático
Programa-fonte
árvores sintáticas
(opcional)
Gerador de Código
Intermediário e
Analisador
Tabela de Símbolos
Otimização
Semântico
código
intermediário
linguagem de máquina
Programa Objeto
Gerador de Código
Processo de Compilação
•
O Analisador Semântico faz parte do Gerador de Código
Intermediário e realiza a verificação de erros que não que não
são verificados durante a análise sintática, como erros de tipo.
–
O processo de verificação de tipos é realizado consultado a Tabela de
Símbolos.
Processo de Compilação
•
O Gerador de Código Intermediário produz um programa em
uma linguagem intermediaria entre o programa-fonte e saída
final do compilador.
–
As linguagens intermediarias se parecem muito com linguagens de
montagem (e muitas vezes são linguagens de montagem (assembly)).
Processo de Compilação
unidades léxicas
Analisador
Léxico
Analisador
Sintático
Programa-fonte
árvores sintáticas
(opcional)
Gerador de Código
Intermediário e
Analisador
Tabela de Símbolos
Otimização
Semântico
código
intermediário
linguagem de máquina
Programa Objeto
Gerador de Código
Processo de Compilação
•
O Gerador de Código converte a versão do código intermediário
do programa para um programa em linguagem de máquina
equivalente.
Interpretação Pura
•
•
Na extremidade oposta dos métodos de implementação, os
programas podem ser interpretados por outro programa
chamado Interpretador.
O interpretador age como uma simulação de software de
uma máquina cujo ciclo buscar-executar lida com instruções
de programa em linguagem de alto nível em vez de instruções
de máquina.
dados de entrada
Programa-fonte
Interpretador
Resultados
Interpretação Pura
•
•
O método de interpretação pura tem a séria desvantagem de
que a execução é de 10 a 100 vezes mais lenta que em
sistemas compilados.
–
Problema: a decodificação das instruções de alto nível é bem mais
complexa do que as instruções em linguagem de máquina.
A interpretação é um processo complexo em programas
escritos em linguagens complexas, pois o significado de cada
instrução deve ser determinado diretamente do programa-
fonte em tempo de execução.
–
Linguagens mais simples podem ser interpretadas mais facilmente.
Exemplos: Lisp, Lua, JavaScript...
Métodos Híbridos
•
•
Alguns métodos de implementação são um meio-termo entre
os compiladores e os interpretadores puros.
Eles traduzem programas em linguagem de alto nível para
uma linguagem intermediária projetada para permitir fácil
interpretação.
–
Esse método é mais rápido do que a interpretação pura porque as
instruções da linguagem fonte são decodificadas somente uma vez.
•
Essas implementações são chamadas de sistemas de
implementação híbridos.
Métodos Híbridos
unidades léxicas
Analisador
Léxico
Analisador
Sintático
Programa-fonte
árvores sintáticas
Dados de Entrada
código
intermediário
Gerador de Código
Intermediário
Interpretador
Resultados
Métodos Híbridos
•
As implementações iniciais de Java eram todas híbridas. Sua
forma intermediária, chamada código de bytes, oferece
portabilidade a qualquer máquina que tenha um interpretador
de código de bytes e um sistema run-time associado.
Leitura Complementar
•
•
Aho, A. V., Lam, M. S., Jeffrey, R. S.
Compiladores: Princípios, Técnicas e
Ferramentas. 2ª edição, Pearson, 2007.
ISBN: 978-8588639249.
–
Capítulo 1: Introdução
Sebesta, R. W. Conceitos de Linguagens de
Programação. 9ª edição Editora Bookman,
2
–
011. ISBN: 978-8577807918.
Capítulo 1: Aspectos Preliminares
–
Capítulo 2: Evolução das Principais Linguagens de
Programação