1 Compiladores Introducción Oscar Bonilla [email protected] Universidad Galileo

2 ¿Qué es un lenguaje de programación? ● ¿Cómo le damos instrucciones a una computadora? ● ¿Cómo hacemos que la computadora lleve a cabo las instrucciones eficientemente?

3 Lenguajes ● Pueden ser usados para describir cualquier acción ● Hay muchas formas de describir la misma acción

4 Cómo darle instrucciones a una computadora ● ¿Por qué no con lenguajes naturales? – ¿Español? – "Abre las compuertas, Hal." – "Lo siento Dave, temo que no puedo hacer eso". ● Lenguajes Naturales: La misma expresión describe muchas acciones posibles – Ambiguas ● Usamos un lenguaje de programación – Ejemplos: Java, C, C++, Pascal, BASIC, Scheme

5 Lenguajes de Programación ● Deben ser no ambiguos ● Deben ser precisos ● Deben ser concisos ● Deben ser expresivos ● Deben estar a alto nivel (muchas abstracciones)

6 Cómo instruir a la computadora ● Escribimos un programa usando un lenguaje de programación – Descripción abstracta de alto nivel ● Los microprocesadores hablan en lenguaje ensamblador – Detalles de implementación de bajo nivel Programa Escrito en Lenguaje de Programaci ón Traducción a Lenguaje Ensamblado r Compilador

7 1. Cómo instruir a la computadora ● Input: lenguaje de programación de alto nivel ● Output: instrucciones de assembler de bajo nivel ● compilador tiene que: – leer y entender el programa – precisamente determinar que acciones se requieren – encontrar cómo llevar a cabo esas acciones – instruir a la computadora a lleva a cabo las acciones

8 Ejemplo (programa de entrada) int expr(int n) { int d; d = 4 * n * n * (n + 1) * (n + 1); return d; }

9 Ejemplo (Assembler de salida) lda $30,-32($30) stq $26,0($30) stq $15,8($30) bis $30,$30,$15 bis $16,$16,$1 stl $1,16($15) lds $f1,16($15) sts $f1,24($15) ldl $5,24($15) bis $5,$5,$2 s4addq $2,0,$3 ldl $4,16($15) mull $4,$3,$2 ldl $3,16($15) addq $3,1,$4 mull $2,$4,$2 ldl $3,16($15) addq $3,1,$4 mull $2,$4,$2 stl $2,20($15) ldl $0,20($15) br $31,$33 $33: bis $15,$15,$30 ldq $26,0($30) ldq $15,8($30) addq $30,32,$30 ret $31,($26),1

10 Ejecución eficiente de las acciones ● Mapeo de alto a bajo nivel – Mapeo simple de un programa a assembler produce ejecución ineficiente – Más alto el nivel de abstracción  más ineficiente ● Si no es eficiente – Abstracciones de alto nivel son inútiles ● Necesitamos – proveer un nivel alto de abstracción – con rendimiento equivalente a si usáramos assembler

11 Ejemplo (Assembler de salida) lda $30,-32($30) stq $26,0($30) stq $15,8($30) bis $30,$30,$15 bis $16,$16,$1 stl $1,16($15) lds $f1,16($15) sts $f1,24($15) ldl $5,24($15) bis $5,$5,$2 s4addq $2,0,$3 ldl $4,16($15) mull $4,$3,$2 ldl $3,16($15) addq $3,1,$4 mull $2,$4,$2 ldl $3,16($15) addq $3,1,$4 mull $2,$4,$2 stl $2,20($15) ldl $0,20($15) br $31,$33 $33: bis $15,$15,$30 ldq $26,0($30) ldq $15,8($30) addq $30,32,$30 ret $31,($26),1 No optimizado s4addq $16,0,$0 mull $16,$0,$0 addq $16,1,$16 mull $0,$16,$0 ret $31,($26),1 Optimizado

12 Compiladores optimizan código para... ● Velocidad / Rendimiento ● Tamaño de código ● Consumo de Poder ● Compilación rápida / eficiente ● Seguridad / Confiabilidad ● Debugging

13 Compiladores ayudan a incrementar el nivel de abstracción ● Lenguajes de Programación – Desde C a lenguajes OO con garbage collection – definiciones aún más abstractas ● Microprocesadores – De simple CISC a RISC a VLIW a...

14 Anatomía de un compilador Programa Escrito en Lenguaje de Programaci ón Traducción a Lenguaje Ensamblado r Compilador

15 Anatomía de un compilador Analizador Sintáctico (Parser) Generador de Código Optimizador de Código Analizador Semántico Analizador Léxico (Scanner) Parse Tree Programa (character stream) Token stream Intermediate Representation Optmized Intermediate Representation Assembly code Análisis Síntesis

16 ¿Qué es un analizador léxico? ● ¿Qué hacemos en procesamiento de lenguaje natural? ● Primero tokenizamos ● Ejemplo: – Holacomoestantodos ● Se convierte en: – Hola como estan todos Source Program TextTokens

17 ¿Qué es un analizador léxico? ● Ejemplos de Tokens: – operadores= + - > ( { := == – keywordsif while for int double – literales numéricos43 6.035 -3.6e10 0x13f3a – literales de carácter 'a' '~' '\'' – strings literales"6.983" "compiladores" "\"\"" ● Ejemplos de no-tokens – espacios en blancoespacio(' ') tab('\t') eol('\n') – comentarios/* este no es un token */ Source Program TextTokens

18 Analizador Léxico en Acción rvar1=10va1

19 rvar1=10va1

20 rvar1=10va1

21 r var1=10va1

22 r var1=10va1

23 r var1=10va1

24 Analizador Léxico en Acción r var1=10va1

25 Analizador Léxico en Acción rv ar1=10va1

26 Analizador Léxico en Acción rv ar1=10va1

27 Analizador Léxico en Acción rv ar1=10va1

28 Analizador Léxico en Acción rva r1=10va1

29 Analizador Léxico en Acción rvar 1=10va1

30 Analizador Léxico en Acción rvar1 =10va1

31 Analizador Léxico en Acción rvar1 =10va1

32 Analizador Léxico en Acción rvar1 =10va1

33 Analizador Léxico en Acción rvar1 =10va1

34 Analizador Léxico en Acción rvar1= 10va1

35 Analizador Léxico en Acción rvar1= 10va1

36 Analizador Léxico en Acción rvar1= 10va1

37 Analizador Léxico en Acción rvar1= 10va1

38 Analizador Léxico en Acción rvar1= 10va1

39 Analizador Léxico en Acción rvar1= 10va1

40 Analizador Léxico en Acción rvar1=1 0va1

41 Analizador Léxico en Acción rvar1=1 0va1

42 Analizador Léxico en Acción rvar1=1 0va1

43 Analizador Léxico en Acción rvar1=10 va1

44 Analizador Léxico en Acción rvar1=10 va1

45 Analizador Léxico en Acción rvar1=10 va1

46 Analizador Léxico en Acción rvar1=10 va1

47 Analizador Léxico en Acción rvar1=10 va1

48 Analizador Léxico en Acción rvar1=10v a1

49 Analizador Léxico en Acción rvar1=10v a1

50 Analizador Léxico en Acción rvar1=10v a1

51 Analizador Léxico en Acción rvar1=10va 1

52 Analizador Léxico en Acción rvar1=10va 1

53 Analizador Léxico en Acción rvar1=10va1

54 Analizador Léxico en Acción rvar1=10va1< = rfo for ID(var1)eq_opNum(10)

55 Analizador Léxico en Acción rvar1=10va1< = rfo for ID(var1)eq_opID(var1)Num(10)

56 Analizador Léxico en Acción rvar1=10va1< = rfo for ID(var1)eq_opID(var1)Num(10)

57 Analizador Léxico en Acción rvar1=10va1

58 Analizador Léxico en Acción rvar1=10va1

59 Analizador Léxico en Acción rvar1=10va1

60 Analizador Léxico en Acción rvar1=10va1

61 Analizador Léxico en Acción rvar1=10va1

62 Analizador Léxico en Acción rvar1=10va1

63 Analizadores Léxicos deben... ● Particionar el texto del programa de entrada en una subsecuencia de caracteres correspondientes a tokens ● attacharle los atributos correspondientes a los tokens ● eliminar espacios en blanco y comentarios

64 ¿Por qué esto no es trivial? rvar1=10va1

65 Próxima clase ● Cómo describir precisamente cuáles substrings se convierten en tokens ● Cómo implementar un analizador léxico