Курсовая работа: Розробка компілятора з вхідної мови програмування

<log_expression>::=<log_operand> [{NOT<log_operand>}]

<log_operand>:: (<log_expression>) | <cident> | <logic_const>

3. Розробка компілятора вхідної мови програмування

Процедурно-орієнтовані мови програмування, такі як FORTRAN, Pascal, C, C++ та ін. засновані на принципі послідовного виконання операторів, команд або директив. Їх базові оператори, операції, команди та директиви можна класифікувати по трьох основних групах:

а) Безумовні оператори (statements) обрахунків та перетворень;

б) Оператори обробки розгалужень та передачі управління;

в) Оператори організації циклічної обробки.

В загальному випадку віртуальна машина складається з інформаційного, операційного, управляючого та комунікаційного компонентів. Будь-яка віртуальна машина повинна мати:

а) Пам’ять різних видів та типів для збереження кодів програм і даних (інформаційний компонент) і механізми доступу до неї;

б) Вказівник поточної операції (основа управляючої компоненти), що змінюється при підрахунку номера оператора;

в) Блок виконання операцій (operators), який реалізує функції операційних та управляючих компонентів. Разом з інтерфейсним обладнанням він реалізує комунікаційний компонент, який забезпечує зв’язок ВМ із зовнішнім світом.

Загальна схема компілятора

Можна виділити сім різних логічних задач:

а. Інтерпретація – визначення точного змістового навантаження, створення матриці та таблиць з допомогою програм інтерпретації;

б. Машинно-незалежна оптимізація – створення оптимальнішої матриці;

в. Лексичний аналіз – розпізнавання базових елементів та створення стандартних символів;

г. Синтаксичний аналіз – розпізнавання базових синтаксичних конструкцій з використанням редукцій;

д. Розподіл пам’яті – модифікація таблиць ідентифікаторів та літералів. В матриці розміщується інформація, з допомогою якої генерується код, який розподіляє динамічну пам’ять;

е. Генерація коду – використання макропроцесора для отримання більш оптимального вихідного коду;

Фази з першої по четверту машинно-незалежні і визначаються тільки мовою. Фази з п’ятої по сьому – машинно-залежні і не залежать від мови. З метою забезпечення вищої ефективності ці фази можуть не розділятись так чітко.

Компілятор необхідно оцінювати не тільки по об’єктному коду, що генерується, але також і по об’єму оперативної пам’яті, що він займає і по часу, що потрібен для трансляції. На жаль, ці критерії оптимальності часто досить суперечливі. Крім того, оптимальність коду обернено пропорційна складності, розміру та часу роботи самого компілятора. Насправді необхідні компроміси.

Компілятором використовуються бази даних, що забезпечують зв’язки між фазами: вхідний код, таблиця стандартних символів, таблиця термінальних символів, таблиця ідентифікаторів, таблиця літералів, редукції, матриця, кодові продукції, код компоновки, кінцевий об’єктний код.

3.1 Розробка лексичного аналізатора

Для обробки текстів вхідних програм існує кілька способів побудови мовних процесорів. Одним з варіантів є інтерпретатор.

Інтерпретатор – це програма, яка обробляє вхідну програму, написану на вхідній мові і проводить обчислення, задані цією мовою.

Транслятор – програма, що обробляє вхідну програму, написану на вхідній мові і генерує програму на об’єктній мові. Об’єктна мова як правило є мовою деякої ЕОМ і таку програму одразу можна виконувати. Транслятори можна поділити на асемблери і компілятори, які транслюють відповідно мови низького і високого рівня.

Перед написанням компілятора вхідну мову потрібно подати в термінах деякої граматики. Ця граматика визначає форму або синтаксис допустимих виразів мови. Проблема компіляції – проблема пошуку в тексті вхідної програми конструкцій, що визначені граматикою та генерації відповідного коду для кожного виразу вхідної мови. Конструкції вхідної мови зручно подавати у вигляді лексем. Лексеми – це неділимі фундаментальні одиниці мови. Перегляд вхідного тексту та розпізнавання лексем називається лексичним аналізом, а процедура, яка його виконує – сканером. Після розпізнавання лексем кожен вираз можна розпізнати як окрему конструкцію мови, що описані граматикою. Цей процес називається синтаксичним аналізом.

Процес розробки компілятора можна зобразити такою схемою: