COMPILADORES

Autor:

PEDRO ANTONIO VASQUEZ CASTELLANOS

CÓDIGO: 1094164397

Tutor (a):

Ing. MILIAN YANETH CARDENAS

Cúcuta, Abril 2014

COMPILADORES

Autor:

PEDRO ANTONIO VASQUEZ CASTELLANOS

CÓDIGO: 1094164397

Tutor (a):

Ing. MILIAN YANETH CARDENAS

Materia compiladores

Carrera ingeniería de sistemas

Vi semestre

Cúcuta, abril 2014

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

JUSTIFICACIÓN

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. QUE ES UN COMPILADOR

2. FASES DE UN COMPILADOR

2.1 Fase de análisis.

2.1.1 Análisis léxico

2.1.2 Análisis sintáctico

2.1.3 Análisis semántico

2.2 Fase de síntesis

2.3 Generación de código intermedio

2.4 Optimización de código

3. Analizador léxico

4. AUTÓMATA FINITO

5. AUTÓMATA DE PILA

6. DIAGRAMA DE ESTADOS

7. MÁQUINA DE PILA

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFÍA

INTRODUCCIÓN

Los compiladores en la actualidad están siendo importante en la conquista del mundo,

en cada una de las cosas que están presente en nuestra vida lo podemos encontrar en el trabajo en

cada una de las situaciones que nos encontramos pues encontramos en los ratones y teclados de

los computadores que funcionan como programas que facilitan que las personas lo puedan

interpretar de una manera más sencilla.

En un comienzo las maquinas solo se encargaban de ejecutar instrucciones que solo se

basaban en códigos numéricos que señalaban cada una de las operaciones que se realizaban por

lo cual este primer leguaje se llamaba lenguaje de máquina que se daba a través de un

microprograma que muy poco se entendía y gracias a esto se ha ido evolucionando hasta llegar a

los compiladores que hay hoy en día con una forma más sencilla para las personas que lo usan.

JUSTIFICACIÓN

Es de gran importancia dado que los lenguajes de los humanos es mucho mas abstracto

y son pocos precisos lo cual no se hacen aptos para una comunicación con los computadores por

lo que se hace necesario establecer una comunicación entre los humanos y los computadores con

un prototipo conocido como lenguaje de programación, el cual se puede definir como un

conjunto de notaciones usadas para describir procesos computacionales a las personas y los

programas en la importancia que se radica en que han ayudado a construir el mundo actual que

conocemos basado en el computador, esto debido a que todo el software existente en un

computador debe ser escrito en algún lenguaje de programación con lo que conocemos con el

nombre de compiladores.

En la actualidad la importancia de los compiladores durante el desarrollo académico y

profesional de una persona que hace uso de las ciencias de la computación, es importante que se

comprenda los principios fundamentales de cómo diseñar e implementar los mismos, para esto se

le dotará de las ideas básicas que le permitan construir un compilador o interprete, sin importar el

lenguaje o máquina para la cual se haga.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Investigar acerca de los usos y compiladores que existen en la actualidad

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Conocer que es un compilador y para que nos sirve.

Establecer las funciones de un compilador

Investigar las clases de compiladores que hay y para qué sirve cada uno de ellos.

Comprender fundamentos teóricos de la Ciencia Computacional.

1. QUE ES UN COMPILADOR

Un compilador es un programa informático que traduce un programa escrito en

un lenguaje de programación a otro lenguaje de programación, generando un programa

equivalente que la máquina será capaz de interpretar. Usualmente el segundo lenguaje

es lenguaje de máquina, pero también puede ser un código intermedio (bytecode), o simplemente

texto. Este proceso de traducción se conoce como compilación.

Un compilador es un programa que permite traducir el código fuente de un programa

en lenguaje de alto nivel, a otro lenguaje de nivel inferior (típicamente lenguaje de máquina). De

esta manera un programador puede diseñar un programa en un lenguaje mucho más cercano a

cómo piensa un ser humano, para luego compilarlo a un programa más manejable por una

computadora.

COMPILADORPROGRAMA EN LEGUANJE FUENTE

PROGRAMA EN LEGUAJE DESTINO

MENSAJE DE ERROR

2. FASES DE UN COMPILADOR

El proceso de traducción se compone internamente de varias etapas o fases, que realizan

distintas operaciones lógicas. Es útil pensar en estas fases como en piezas separadas dentro del

traductor, y pueden en realidad escribirse como operaciones codificadas separadamente aunque

en la práctica a menudo se integren juntas.

2.1 Fase de análisis.

2.1.1 Análisis léxico

El análisis léxico constituye la primera fase, aquí se lee el programa fuente de izquierda

a derecha y se agrupa en componentes léxicos (tokens), que son secuencias de caracteres que

tienen un significado. Además, todos los espacios en blanco, líneas en blanco, comentarios y

COMPILACION

analisis

generacion de codigo

sintesis

lexico semanticosintatico

demás información innecesaria se elimina del programa fuente. También se comprueba que los

símbolos del lenguaje (palabras clave, operadores, etc.) se han escrito correctamente.

Como la tarea que realiza el analizador léxico es un caso especial de coincidencia de

patrones, se necesitan los métodos de especificación y reconocimiento de patrones, se usan

principalmente los autómatas finitos que acepten expresiones regulares. Sin embargo, un

analizador léxico también es la parte del traductor que maneja la entrada del código fuente, y

puesto que esta entrada a menudo involucra un importante gasto de tiempo, el analizador léxico

debe funcionar de manera tan eficiente como sea posible.

2.1.2 Análisis sintáctico

En esta fase los caracteres o componentes léxicos se agrupan jerárquicamente en frases

gramaticales que el compilador utiliza para sintetizar la salida. Se comprueba si lo obtenido de la

fase anterior es sintácticamente correcto (obedece a la gramática del lenguaje). Por lo general, las

frases gramaticales del programa fuente se representan mediante un árbol de análisis sintáctico.

La estructura jerárquica de un programa normalmente se expresa utilizando

reglas recursivas. Por ejemplo, se pueden dar las siguientes reglas como parte de la definición de

expresiones:

1. Cualquier identificador es una expresión.

2. Cualquier número es una expresión.

3. Si expresión1 y expresión2 son expresiones, entonces también lo son:

expresión1 + expresión2

expresión1 * expresión2

( expresión1 )

Las reglas 1 y 2 son reglas básicas (no recursivas), en tanto que la regla 3 define

expresiones en función de operadores aplicados a otras expresiones.

La división entre análisis léxico y análisis sintáctico es algo arbitraria. Un factor para

determinar la división es si una construcción del lenguaje fuente es inherentemente recursiva o

no. Las construcciones léxicas no requieren recursión, mientras que las construcciones

sintácticas suelen requerirla. No se requiere recursión para reconocer los identificadores, que

suelen ser cadenas de letras y dígitos que comienzan con una letra. Normalmente, se reconocen

los identificadores por el simple examen del flujo de entrada, esperando hasta encontrar un

carácter que no sea ni letra ni dígito, y agrupando después todas las letras y dígitos encontrados

hasta ese punto en un componente léxico llamado identificador. Por otra parte, esta clase de

análisis no es suficientemente poderoso para analizar expresiones o proposiciones. Por ejemplo,

no podemos emparejar de manera apropiada los paréntesis de las expresiones, o las

palabras begin y end en proposiciones sin imponer alguna clase de estructura jerárquica o de

anidamiento a la entrada.

2.1.3 Análisis semántico

La fase de análisis semántico revisa el programa fuente para tratar de encontrar errores

semánticos y reúne la información sobre los tipos para la fase posterior de generación de código.

En ella se utiliza la estructura jerárquica determinada por la fase de análisis sintáctico para

identificar los operadores y operandos de expresiones y proposiciones.

Un componente importante del análisis semántico es la verificación de tipos. Aquí, el

compilador verifica si cada operador tiene operandos permitidos por la especificación del

lenguaje fuente. Por ejemplo, las definiciones de muchos lenguajes de programación requieren

que el compilador indique un error cada vez que se use un número real como índice de

una matriz. Sin embargo, la especificación del lenguaje puede imponer restricciones a los

operandos, por ejemplo, cuando un operador aritmético binario se aplica a un número entero y a

un número real.2 Revisa que los arreglos tengan definido el tamaño correcto.

2.2 Fase de síntesis

Consiste en generar el código objeto equivalente al programa fuente. Sólo se genera

código objeto cuando el programa fuente está libre de errores de análisis, lo cual no quiere decir

que el programa se ejecute correctamente, ya que un programa puede tener errores de concepto o

expresiones mal calculadas. Por lo general el código objeto es código de máquina relocalizable o

código ensamblador. Las posiciones de memoria se seleccionan para cada una de las variables

usadas por el programa. Después, cada una de las instrucciones intermedias se traduce a una

secuencia de instrucciones de máquina que ejecuta la misma tarea. Un aspecto decisivo es la

asignación de variables a registros.

2.3 Generación de código intermedio

Después de los análisis sintáctico y semántico, algunos compiladores generan una

representación intermedia explícita del programa fuente. Se puede considerar esta representación

intermedia como un programa para una máquina abstracta. Esta representación intermedia debe

tener dos propiedades importantes; debe ser fácil de producir y fácil de traducir al programa

objeto.

La representación intermedia puede tener diversas formas. Existe una forma intermedia

llamada «código de tres direcciones» que es como el lenguaje ensamblador de una máquina en la

que cada posición de memoria puede actuar como un registro. El código de tres direcciones

consiste en una secuencia de instrucciones, cada una de las cuales tiene como máximo tres

operandos. Esta representación intermedia tiene varias propiedades:

Primera.- Cada instrucción de tres direcciones tiene a lo sumo un operador,

además de la asignación, por tanto, cuando se generan estas instrucciones, el traductor tiene

que decidir el orden en que deben efectuarse las operaciones.

Segunda.- El traductor debe generar un nombre temporal para guardar los valores

calculados por cada instrucción.

Tercera.- Algunas instrucciones de «tres direcciones» tienen menos de tres

operandos, por ejemplo, la asignación.

2.4 Optimización de código

La fase de optimización de código consiste en mejorar el código intermedio, de modo

que resulte un código máquina más rápido de ejecutar. Esta fase de la etapa de síntesis es posible

sobre todo si el traductor es un compilador (difícilmente un intérprete puede optimizar el código

objeto). Hay mucha variación en la cantidad de optimización de código que ejecutan los distintos

compiladores. En los que hacen mucha optimización, llamados «compiladores optimizadores»,

una parte significativa del tiempo del compilador se ocupa en esta fase. Sin embargo, hay

optimizaciones sencillas que mejoran sensiblemente el tiempo de ejecución del programa objeto

sin retardar demasiado la compilación.

3. Analizador léxico

Un analizador léxico y/o analizador lexicográfico (en inglés scanner) es la primera fase

de un compilador consistente en un programa que recibe como entrada el código fuente de otro

programa (secuencia de caracteres) y produce una salida compuesta de tokens (componentes

léxicos) o símbolos. Estos tokens sirven para una posterior etapa del proceso de traducción,

siendo la entrada para el analizador sintáctico (en inglés parser).

La especificación de un lenguaje de programación a menudo incluye un conjunto de reglas que

definen el léxico. Estas reglas consisten comumente en expresiones regularesque indican el

conjunto de posibles secuencias de caracteres que definen un token o lexema.

En algunos lenguajes de programación es necesario establecer patrones para caracteres

especiales (como el espacio en blanco) que la gramática pueda reconocer sin que constituya un

token en sí.

4. AUTÓMATA FINITO

Un autómata finito (AF) o máquina de estado finito es un modelo computacional que

realiza cómputos en forma automática sobre una entrada para producir una salida.

Este modelo está conformado por un alfabeto, un conjunto de estados y un conjunto de

transiciones entre dichos estados. Su funcionamiento se basa en una función de transición, que

recibe a partir de un estado inicial unos caracteres pertenecientes al alfabeto (la entrada), y que

va leyendo dicha cadena a medida que el autómata se desplaza de un estado a otro, para

finalmente detenerse en un estado final o de aceptación, que representa la salida.

La finalidad de los autómatas finitos es la de reconocer lenguajes regulares, que

corresponden a los lenguajes formales más simples según la Jerarquía de Chomsky.

5. AUTÓMATA DE PILA

Son máquinas idénticas a los AFD (o AFI), exceptuando el hecho de que disponen de

una memoria adicional, haciendo uso de una pila. La función de transición   ahora dependerá

también de los símbolos que se encuentren al principio de la pila. Esta función determinará como

cambia la pila en cada transición. Este tipo de autómatas aceptan los lenguajes independientes

del contexto.

6. DIAGRAMA DE ESTADOS

Un diagrama de estados muestra el flujo de control entre estados (en qué estados

posibles puede estar “cierto algo” y como se producen los cambios entre dichos estados). Una

máquina de estados es un comportamiento que especifica las secuencias de estados por las que

pasa un objeto a lo largo de su vida en respuesta a eventos, junto con sus respuestas a esos

eventos.

7. MÁQUINA DE PILA

Una máquina de pila es un modelo computacional en el cual la memoria de la

computadora toma la forma de una o más pilas. El término también se refiere a un computador

real implementando o simulando una máquina de pila idealizada.

Adicionalmente, una máquina de pila también puede referirse a una máquina verdadera

o simulada con un conjunto de instrucciones de "0 operandos". En tal máquina, la mayoría de las

instrucciones implícitamente operan en valores en el tope de la pila y reemplazan esos valores

por el resultado. Típicamente tales máquinas también tienen una instrucción "load" y una

instrucción "store" que leen y escriben a posiciones arbitrarias de la RAM. (Como el resto de las

instrucciones, las instrucciones "load" y "store" no necesitan ningún operando en una máquina de

pila típica - ellas siempre toman la dirección de la RAM que se quiere leer o escribir desde el

tope de la pila).

La ventaja de las máquinas de pila ("conjunto de instrucciones de 0 operandos") sobre

las máquinas de acumulador ("conjunto de instrucciones de 1 operando") y las máquinas de

registro ("conjunto de instrucciones de 2 operandos" o un "conjunto de instrucciones de 3

operandos") es que los programas escritos para un conjunto de instrucciones de "0 operandos"

generalmente tienen una densidad de código más alta que los programas equivalentes escritos

para otros conjuntos de instrucciones.

CONCLUSIONES

Un compilador es un programa que vuelve lenguajes escritos o lenguajes de

programación, el mismo genera un programa que la maquina es capaz de descifrar. Este proceso

de traducción se conoce como compilador.

Los compiladores para lenguajes de alto nivel tienen muchas fases, en las que

progresivamente se va transformando un texto de un lenguaje a otro.

BIBLIOGRAFÍA

[ANECA 2005] ANECA; (2005) Libro blanco del Título de grado en Ingeniería Informática.

(http://www.aneca.es/modal_eval/docs/libroblanco_informatica.pdf).

[Brusilovsky 1996] Brusilovsky, Peter, and Weber, G., 1996: “Collaborative example selection in

an intelligent example-based programming environment”, Procs. of the International Conference

on Learning Sciences.

Compiladores: Conceptos Fundamentales. B. Teufel, S. Schmidt, T. Teufel. Addison Wesley

Iberoamericana.

Compiladores, Principios, técnicas y herramientas, Alfred V. Aho, Ravi Sethi, Jeffrey D.

Ullman. Addison Wesley iberoamericana.